Katri Halkka

LUKION FYSIIKAN JA KEMIANOPPIMISTULOSTEN ARVIOINTI 2001

Oppimistulosten arviointi 2/2003

OPETUSHALLITUS

© Opetushallitus

Taitto: Sirpa Ropponen

ISBN 952-13-1717-5ISSN 1237-1831

Yliopistopaino, Helsinki 2002

3

TIIVISTELMÄLukiolakiin perustuva fysiikan ja kemian oppimistulosten arvionti toteutettiin

otospohjaisena syksyllä 2001 yhteensä 66 päivälukiossa, joista 10 antoi ruotsinkielistä

opetusta. Arviointiin osallistui 3 414 lukion kolmannen vuoden opiskelijaa, joista

2 963 suomenkielisissä ja 451 ruotsinkielisissä kouluissa. Osallistuneista oli 1 873

naisia. Arviointiin osallistui noin 10 % kaikista lukiossa kolmatta vuottaan opiskelevista.

Arvioinnin tulokset perustuvat tietoihin, joita kerättiin otokseen osuneiden lukioi-

den rehtoreilta, fysiikan ja kemian opettajilta ja opiskelijoilta. Fysiikan ja kemian koe

oli sama kaikille opiskelijoille riippumatta siitä, paljonko näiden aineiden opintoja he

olivat sisällyttäneet opinto-ohjelmaansa. Rehtoreilta ja opettajilta kysyttyjen tietojen

avulla saatiin kuvaa koulujen opetusjärjestelyistä.

Koulujen fysiikan ja kemian pakollisten kurssien ryhmissä oli keskimäärin 26 opiske-

lijaa. Vähimmillään heitä oli 5 ja enimmillään 40. Noin 80 % lukioista tarjosi ja toteut-

ti fysiikan kertauskurssin ja vastaavasti noin 45 % kemian kertauskurssin. Noin

kolmanneksessa kouluista oli akuutti pula välineistä ja vain noin 10 %:ssa kouluja

välinetilanne oli hyvä.

Kokeessa osoitetut tiedot ja taidot olivat tasoltaan keskimäärin kohtalaisia. Opiskeli-

jat ratkaisivat oikein keskimäärin 46 % kokeen tehtävistä. Naisten keskimääräinen

tulos oli 43 % ja miesten 50 %. Tulosten ero aiheutui ensisijaisesti siitä, että noin

60 % naisista oli opiskellut vain vähän fysiikkaa ja kemiaa. Opiskelu näkyi tuloksissa

siten, että mitä enemmän fysiikkaa ja/tai kemiaa oli opiskeltu, sitä paremmat tulokset

olivat. Molempia oppiaineita vähän opiskelleiden keskimääräiset tulokset olivat hei-

kot (miesten 37 % ja naisten 38 %) ja molempia oppiaineita paljon opiskelleiden

keskimääräiset tulokset olivat hyvät (miesten 63 % ja naisten 60 %). Kokeessa me-

nestyminen ja suhtautuminen fysiikkaan ja kemiaan olivat myös yhteydessä toisiinsa.

Opiskelijat, jotka suhtautuivat oppiaineisiin myönteisesti, menestyivät kokeessa hy-

vin.

Opiskelijat osasivat yksinkertaisia valintatehtäviä. Asioista osattiin yksittäisiä tietoja,

mutta jo esimerkiksi mekaniikan peruslakeihin liittyvät tehtävät sujuivat huonosti. Yli

puolet vähän opiskelleista hallitsi huonosti luonnontieteelle ominaisia taitoja kuten

mittaustulosten käsittelyä sekä kuvioiden ja taulukoiden tulkintaa.

Alueelliset erot olivat suhteellisen vähäisiä, suurimmillaan neljä prosenttiyksikköä.

Suomen- ja ruotsinkielisten koulujen tulokset poikkesivat toisistaan kuusi prosent-

tiyksikköä.

Kaikista opiskelijoista 20 % oli opiskellut paljon sekä fysiikkaa että kemiaa ja 43 %

vähän kumpaakin oppiainetta. Vähän molempia oppiaineita opiskelleista 75 % oli

naisia.

4

Opetussuunnitelman perusteiden tavoitteiden saavuttamiseen nähden suuri ongelma

on se, että fysiikan ja kemian nykyinen asema lukiossa ei tue opiskelijoiden tasa-

arvoisia jatko-opintomahdollisuuksia. Koska lukion pakolliset opinnot (yksi fysiikan

kurssi ja yksi kemian kurssi) eivät anna riittävää pohjaa jatko-opinnoille näitä aineita

edellyttävillä aloilla, syventävien opintojen valinnat vaikuttavat suoraan opiskelijan

jatko-opintomahdollisuuksiin. Fysiikan ja kemian pakolliset opinnot eivät arvioinnin

tulosten perusteella myöskään nykyisin varmista kansalaisille riittävää tämän alan

perussivistystä.

ASIASANAT:

arviointi, arvosanat, asenteet, fysiikanopetus, kemianopetus, kurssivalinnat, lukio-

opetus, luonnontieteellinen ajattelu, luonnontieteellinen perussivistys

5

SAMMANDRAGHösten 2001 genomfördes en lagstadgad, sampelbaserad utvärdering av

inlärningsresultaten i fysik och kemi i sammanlagt 66 daggymnasier. Av dessa var 10

svenskspråkiga. I utvärderingen deltog 3 414 studerande i gymnasiets tredje årskurs.

Totalt var 1 873 av provdeltagarna kvinnor. Bland deltagarna fanns 2 963 studerande

från finska gymnasier och 451 studerande från svenska gymnasier. Cirka 10 % av

samtliga studerande i gymnasiets tredje årskurs deltog i utvärderingen.

Utvärderingsresultaten bygger på information som samlades in bland rektorer, fysik-

och kemilärare och studerande vid de gymnasier som kom med i samplet. Provet i

fysik och kemi var lika för alla studerande oberoende av antalet fysik- och kemikurser

som deltagarna hade avlagt inom ramen för sina studieprogram. Enkäter till rektorer

och lärare gav en bild av hur undervisningen i skolorna hade lagts upp.

Skolornas obligatoriska fysik- och kemikurser hade i genomsnitt 26 deltagare. Som

minst var antalet deltagare 5 och som mest 40. Cirka 80 % av gymnasierna erbjöd

och genomförde en repetitionskurs i fysik och ca 45 % en repetitionskurs i kemi. I ca

en tredjedel av skolorna var bristen på utrustning akut och bra var läget i endast ca

10 % av skolorna.

Elevernas kunskaper och färdigheter var i genomsnitt måttliga i provet. De studerande

löste i medeltal 46 % av provuppgifterna rätt. Det genomsnittliga resultatet för

kvinnorna var 43 % och motsvarande resultat för männen 50 %. Skillnaderna i

resultatet beror främst på att ca 60 % av kvinnorna hade studerat endast lite fysik och

kemi. Studiemängden syntes i resultaten så att resultaten var bättre ju mer fysik och/

eller kemi deltagarna hade läst. De provdeltagare som hade studerat endast lite fysik

och kemi hade i medeltal svaga resultat (männen löste 37 % och kvinnorna 38 % av

uppgifterna). Provdeltagare som hade studerat mycket fysik och kemi fick i medeltal

goda resultat (männen löste 63 % och kvinnorna 60 % av uppgifterna). I allmänhet

fanns det också ett samband mellan framgång i provet och attityden till ämnena.

Studerande med en positiv attityd till läroämnena hade ett gott provresultat.

De studerande klarade bra av enkla rätt/fel-uppgifter och flervalsuppgifter. De

behärskade enskilda saker, med redan t.ex. uppgifterna i anslutning till mekanikens

grundlagar vållade problem. Över hälften av dem som endast hade studerat lite fysik

och kemi hade svårigheter med de färdigheter som är kännetecknande för

naturvetenskaperna, såsom t.ex. behandling av mätningsresultat och tolkning av figurer

och tabeller.

De regionala skillnaderna var relativt små; de största skillnaderna var fyra

procentenheter. De finsk- och svenskspråkiga gymnasiernas resultat skiljde sig från

varandra med 6 procentenheter.

6

Av alla studerande hade 20 % studerat mycket fysik och kemi och 43 % endast lite av

vartdera ämnet. 75 % av dem som endast hade studerat lite av vartdera ämnet var

kvinnor.

Ett stort problem med tanke på uppnåendet av målen i läroplansgrunderna är att

fysikens och kemins nuvarande ställning i gymnasiet inte stöder de studerandes jämlika

möjligheter till fortsatta studier. Eftersom de obligatoriska studierna i gymnasiet (en

kurs i fysik och en kurs i kemi) inte ger en tillräcklig grund för fortsatta studier inom

områden där kunskaper i dessa ämnen förutsätts, påverkar valet av fördjupade kurser

direkt studiemöjligheterna i fortsättningen. Utvärderingsresultaten visar också att de

obligatoriska fysik- och kemistudierna inte för närvarande garanterar medborgarna

en tillräcklig allmänbildning inom detta område.

NYCKELORD:

utvärdering, betyg, attityder, fysikundervisning, kemiundervisning, kursval,

gymnasieundervisning, naturvetenskapligt tänkande, naturvetenskaplig allmänbildning

7

ABSTRACTThe evaluation of the learning performance in physics and chemistry, as stipulated

in the upper secondary school legislation, was carried out in autumn 2001. The

sample comprised 66 upper secondary day schools, 10 of which were Swedish-

speaking. The evaluation covered 3,414 students from the third grade of the upper

secondary school, 2,963 in Finnish-speaking and 451 in Swedish-speaking schools.

1,873 of the participants were female. 10 % of all third-grade students in Finland’s

upper secondary schools participated.

The results of the evaluation are based on information gathered from the principals,

physics and chemistry teachers and students selected in the sample. The physics

and chemistry test was the same for all students, regardless of how many courses

they had included in their personal curricula. The information gathered from

principals and teachers sheds light on the teaching arrangements in each school.

The class size in the compulsory courses in physics and chemistry varied between

5 and 40 students, the average being 26. Approximately 80 % of the schools offered

and organised a brush-up course in physics and 45 % in chemistry. One-third of

the schools reported an acute shortage of teaching equipment, while in only 10 %

of the schools was the equipment situation satisfactory.

The knowledge and skills the students demonstrated in the test were of passable

level on average. The students correctly answered 46% of the questions. The average

result for girls was 43 % and 50 % for boys. The difference in the results is mainly

because 60 % of the girls had studied only a little physics and chemistry. The

amount of studies was in direct correspondence to the results: the more a student

had studied physics and/or chemistry, the better the result. The average results

were poor for those who had studied both subjects only little (37 % of boys and

38 % of girls) whereas the results for those who had studied the subjects for

longer periods were good (63 % of boys and 60 % of girls). Performance in the

test and a student’s attitude towards physics and chemistry were also linked. Those

who had a positive attitude towards the subjects performed well in the test.

The students mastered simple true/false statements and multiple-choice questions.

Isolated details were familiar but even questions related, for example, to the basic

laws of mechanics proved difficult. Over half of those who had studied the subjects

just a little had poor basic scientific skills, such as dealing with measurements or

analysing diagrams or tables.

Regional differences were relatively small, at most four percentage points. The

difference between the results in Finnish-speaking and Swedish-speaking schools

was six percentage points.

8

Out of all the students, 20 % had taken many courses in both physics and chemistry

whereas 43 % had taken only a few courses in the subjects. Of the latter, 75 % were

girls.

In terms of achieving the goals set in the national curriculum, the biggest problem is

that the current position of physics and chemistry in secondary education does not

support equal opportunities for all in terms of tertiary education. Because the

compulsory courses (one course in physic and one in chemistry) fail to provide an

adequate foundation for tertiary education in fields in which these subjects are

prerequisites, whether a student selects advanced courses in these subjects has a

direct bearing on his or her opportunities for tertiary education. The evaluation also

reveals that, as it stands, the compulsory courses in physics and chemistry do not

guarantee everyone adequate basic skills in these subjects.

KEY WORDS:

Evaluation, grades, attitudes, physics teaching, chemistry teaching, course selection,

upper secondary education, scientific thinking, scientific basic education

9

SAATTEEKSILukion fysiikan ja kemian oppimistulosten arvioinnin tavoitteena oli selvittää, pal-

jonko lukion päättövaiheen opiskelijat ovat opiskelleet näitä aineita ja millaisia asioita

he osaavat. Toteutuksen lähtökohtana oli Lukion opetussuunnitelman perusteet (Opetus-

hallitus, 1994). Lisäksi tukeuduttiin opetusalan ammattilaisten näkemyksiin siitä, mitä

jokaisen yleissivistävän koulun päättäneen tulisi osata fysiikasta ja kemiasta.

Arviointi poikkesi tavanomaisesta oppimistulosten arvioinnista siinä, että tavoittee-

na oli löytää tietoa opiskelijoiden osaamisesta kahdessa oppiaineessa. Tästä syystä

arvioinnin tavoitteet olivat toisenlaiset kuin lukion kurssikokeessa tai ylioppilastut-

kinnon reaalikokeessa. Kaikki osallistujat tekivät saman kokeen, vaikka opiskelijat

olivatkin suorittaneet eri määriä fysiikan ja kemian kursseja. Eri kouluissa fysiikan ja

kemian pakollisetkin kurssit toteutetaan eri painotuksin opetussuunnitelman perus-

teiden sallimissa rajoissa.

Lukiokoulutuksen tavoitteena on taata niin opiskelijoiden jatko-opintokelpoisuus kuin

heidän yleissivistyksensä. Yleissivistys muodostuu niin taiteiden, humanistis-yhteis-

kunnallisten, matemaattisten kuin luonnotieteellisten alojen perustuntemuksesta.

Vuoden 1989 matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppu-

mietinnössä esitettiin huoli kansalaisten luonnontieteellisten (ja matemaattisten)

pohjatietojen niukkuudesta, vaikka fysiikan ja kemian opinnot ovat pakollisia

perusopetuksen aikana. Lukiossa pakollisia opintoja on yhteensä vain kahden kurs-

sin verran. Fysiikan ja kemian syventäviä opintoja valitsevat enimmäkseen ne, jotka

aikovat jatkaa opintojaan niitä edellyttävillä aloilla.

Viimeistään vuonna 2006 käyttöön otettavien uusien tuntijakojen ja uusien opetus-

suunnitelmien perusteiden myötä fysiikka ja kemia tulevat toivottavasti painokkaammin

osaksi perusopetuksen alaluokkienkin opetusta. Tämä avaa mahdollisuuden sille, että

perusluonnontieteiden tiedot aukeaisivat myös niille, jotka eivät valitse jatko-opinto-

jaan luonnontieteellisiltä tai teknisiltä aloilta. Luokan- ja aineenopettajien koulutus ja

yhteistyö saa näin uusia haasteita.

Tämän arvioinnin järjestäminen on vaatinut monien henkilöiden merkittävän työpa-

noksen: Asiantuntijaryhmän kanssa pohdittiin toteutuksen suuntaviivat ja tehtävän-

laatijat kantoivat päävastuun kokeen laatimisesta. Opetushallituksen arviointi-

virkamiehet opastivat allekirjoittanutta arviointitutkimuksen sekä aineiston tilastolli-

sen käsittelyn maailmaan ja selvittivät hallinnollisia käytänteitä. Harjoittelijoina olleet

opiskelijat Lauri Mantere ja Saara Syrjäsuo avustivat ansiokkaasti aineiston käsittelys-

sä. Kiitokset kaikille yhdessä ja erikseen asiantuntijuudesta, tuesta ja hyvästä

työtoveruudesta. Kiitokset myös Elsa Tontcheville tehtävävihkon taidokkaasti

toteutetusta kuvituksesta.

10

Erityisen lämpimästi haluan kiittää niin arviointiin kuin tehtävien esikokeiluun osal-

listuneiden koulujen rehtoreita, opettajia sekä opiskelijoita. Ilman heidän asiallista

suhtautumistaan ja panostaan tämä arviointi ei olisi ollut mahdollinen.

Helsingissä ystävänpäivänä 14.2.2003

Katri Halkka

11

SISÄLTÖTIIVISTELMÄSAMMANDRAGABSTRACTSAATTEEKSISISÄLTÖ

1 JOHDANTO .................................................................................. 131.1 Lukiolaisten fysiikan ja kemian arvioinnin koulutuspoliiittinen tarve

ja tarkoitus (Ritva Jakku-Sihvonen) .............................................. 131.2 Aikaisempia fysiikkaan ja kemiaan liittyviä kehittämishankkeita

ja arviointeja ........................................................................... 14

2 ARVIOINNIN LÄHTÖKOHDAT ......................................................... 182.1 Fysiikan ja kemian asema yleissivistävässä koulutuksessa .............. 18

2.1.1 Fysiikka ja kemia perusopetuksessa ja lukiossa ................... 202.1.2 Fysiikka ja kemia ylioppilastutkinnossa .............................. 21

2.2 Opetussuunnitelman perusteet arvioinnin lähtökohtana ................. 22

3 LUKION FYSIIKAN JA KEMIAN OPPIMISTULOSTEN ARVIOINTIHANKE 253.1 Arvioinnin tehtävä .................................................................... 253.2 Resurssit ja aikataulu ................................................................ 253.3 Mittaristo ................................................................................. 27

3.3.1 Koetehtävien laadinta ja esitestaus .................................... 273.3.2 Fysiikan ja kemian kokeen rakenne ................................... 283.3.3 Opiskelijoille suunnattu taustakysely .................................. 303.3.4 Rehtoreille ja opettajille suunnatut kyselyt ........................... 31

3.4 Koesuoritusten pisteitys ja tulosten käsittely .................................. 323.5 Otanta .................................................................................... 33

3.5.1 Suunniteltu otos ............................................................... 333.5.2 Toteutunut otos ................................................................ 353.5.3 Otoksen jakaumatietoja ................................................... 38

3.6 Luotettavuus ............................................................................. 42

4 TULOKSET ..................................................................................... 454.1 Fysiikan ja kemian osaaminen ................................................... 454.2 Tietoa kouluista ........................................................................ 51

4.2.1 Koulukohtaiset tulokset ..................................................... 514.2.2 Kouluja ja opetusta koskevaa taustatietoa .......................... 52

4.3 Opiskelijoiden käsityksiä fysiikan ja kemian opiskelusta ............... 564.4 Osaaminen suhteessa taustatietoihin ........................................... 624.5 Miten tehtäviä osattiin? ............................................................. 64

4.5.1 Perussivistystehtävät ......................................................... 654.5.2 Luonnontieteelliseen ajatteluun liittyvät tehtävät ................... 684.5.3 Fysiikan tehtävät ............................................................. 704.5.4 Kemian tehtävät .............................................................. 72

12

5 KESKEISET TULOKSET JA JOHTOPÄÄTÖKSET .................................... 755.1 Yhteenveto tuloksista ................................................................. 755.2 Kokeessa menestymiseen vaikuttavista tekijöistä ........................... 785.3 Johtopäätöksiä tuloksista ........................................................... 79

6 LÄHTEET ........................................................................................ 81

KUVIOT ............................................................................................. 83

TAULUKOT ......................................................................................... 85

LIITTEET .............................................................................................. 86

13

1 JOHDANTOTämän luvun ensimmäisessä osassa opetusneuvos Ritva Jakku-Sihvonen selvittää lukiolaisten fy-

siikan ja kemian arvioinnin koulutuspoliittista tarvetta ja tarkoitusta. Sitten kuvaillaan tämän

arvioinnin taustaksi aikaisempia fysiikkaan ja kemiaan liittyviä kehittämishankkeita ja arvioin-

teja.

1.1 Lukiolaisten fysiikan ja kemian arvioinninkoulutuspoliiittinen tarve ja tarkoitus

Ritva Jakku-Sihvonen

Mielenkiinto suomalaisten lukiolaisten luonnontieteiden osaamisen tason seuraami-

seen virisi Opetushallituksen johtokunnassa vuonna 1994, jolloin valmistuneen LU-

KION TILA -arvioinnin tuloksia käsiteltiin. Tuolloin käytiin pitkä keskustelu siitä,

millaisiin tavoitteisiin fysiikan ja kemian opettamisella koko lukioikäluokalle tulisi pyrkiä.

Keskustelun viritti se arviointiraportissa esille tullut havainto, että fysiikan ja kemian

oppimistulokset eivät ylioppilastutkintotehtäviin annettujen vastauksien perusteella

näytä lainkaan vastaavan sitä vaatimustasoa, jota erityisesti luonnontieteiden, lääke-

tieteen ja tekniikan alan korkeakouluopintoihin ja luonnontieteisiin, terveydenhuol-

toon ja tekniikan aloille suuntutuneilta ammattikorkeakouluopiskelijoilta voitaisiin

edellyttää.

Raporttia käsiteltäessä kiinnitettiin huomiota siihen, että käytettävissä ei ollut tietoa

siitä, millaiset valmiudet lukion käyneillä on luonnontieteiden alalta, koska huomatta-

va osa ylioppilaskokelaista ei valitse reaalikokeessa lainkaan kemian ja fysiikan tehtä-

viä. Johtokunta piti kuitenkin tärkeänä sitä, että kaikilta ylioppilaita tulisi edellyttää

myös luonnontieteissä perussivistystä. Nostin keskustelussa esille mahdollisuuden

järjestää luonnontieteiden osalta sivistysvarantoarviointi, jonka avulla voitaisiin tuot-

taa tietoa myös niiden opiskelijoiden luonnontieteiden taidoista, jotka eivät ylioppilas-

kokeessa lainkaan suorita kemiaa ja fysiikkaa. Lukiolaisten kemian ja fysiikan

sivistysvarantoarvioinnin sisällyttämisestä Opetushallituksen arviointiohjelmaan val-

litsi johtokunnassa laaja yksimielisyys.

Lukiolaisten kemian ja fysiikan osaamisen tason arviointia vauhdittivat myös LUMA-

hankkeessa karttunut tieto kemian ja fysiikan osaamisen tasosta ja ammattikoululaisten

keskuudessa tehdyn luonnontieteiden oppimistulosten arvioinnin tulokset vuonna

1998. Ammatillisissa oppilaitoksissa tehty arviointi osoitti, että osaamisen taso on

hyvin vaatimatonta.

Opetusministeriön ja Opetushallituksen väliseen tulossopimukseen lukiolaisten fy-

siikan ja kemian arvioinnin järjestäminen kirjattiin syksyllä 1999. Nyt raportoitava

otantaperustainen arviointi aloitettiin vuonna 2000.

14

Mitä ymmärretään sivistysvarantoarvioinnilla?

Sivistysvarantoarvioinnin tarkoituksena on selvittää tietyn sisältöalueen osaamisen

laatua ja osaajien määrää tietyssä yhteisössä. Usein puhutaankin kansallisesta sivistys-

varannosta. Suomenkin oloissa koko luonnontieteellisen sivistysvarannon arviointi

olisi suururakka; sen sijaan lukion tuottaman sivistysvarannon arviointi on hyvin

mahdollinen tehtävä. Tämän arvioinnin perimmäisenä tarkoituksena on selvittää fy-

siikan ja kemian osaamisen tasoa ja eri tavoin fysiikkaa ja kemiaa taitavien määriä.

Arviointi on suppea sivistysvarantoarviointi ja kohdistuu vain päivälukioon.

Mielestäni lukiolaiset voidaan yleisen orientaationsa perusteella jakaa kolmeen ryh-

mään: generalisteihin, laaja-alaisesti orientoituneisiin ja erikoistumisorientoituneisiin.

Generalisteille on tyypillistä se, että lukiossa opiskellaan vähän kaikkea. Laaja-alaiselle

sivistysorientaatiolle on ominaista se, että lukiossa opiskellaan mahdollisimman mo-

nia aineita niin paljon, että mahdollisimman monet urat ovat lukion jälkeen avoinna.

Erikoistumissuuntautuneille opiskelijoille on ominaista ainakin jonkinasteinen tietoi-

suus lukion jälkeisistä opinnoista, mikä mahdollistaa valinnaisten opintojen painotta-

misen tiettyihin aineisiin. Viimeksi mainittuun ryhmään kuuluu usein esimerkiksi nii-

tä opiskelijoita, jotka ovat suuntautuneet matemaattis-luonnontieteellisille tai tekni-

sille aloille.

Fysiikan ja kemian arvioinnissa pyrittiin selvittämään eri tavoin orientoituneiden opis-

kelijoiden määriä. Lisäksi arvioitiin sitä, miten hyvin eri tavoin suuntautuneet opiske-

lijat hallitsevat lukiokoulutukselle asetetut fysiikan ja kemian tavoitteet.

Arvioinnin toivotaan tuottavan merkittävää tietoa koulutuksen suunnittelun tarpei-

siin.

1.2 Aikaisempia fysiikkaan ja kemiaan liittyviäkehittämishankkeita ja arviointeja

Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean loppumietintö

Vuonna 1987 asetetun matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komitean

vuonna 1989 antamassa loppumietinnössä selvitetään Suomen matemaattis-luonnon-

tieteellisen yleissivistyksen ja tietämyksen tasoa ja sisältöä sekä annetaan koulutusta

koskevia kehitysehdotuksia. Koulutuksen tavoitteeksi asetetaan matematiikan, luon-

nontieteiden ja tietotekniikan alueilta sellaiset perussivistyksen edellyttämät riittävät

perustiedot ja -taidot, jotta yksilö selviytyy jokapäiväisen elämän tilanteissa, kykenee

ymmärtämään ilmiöitä rationaalisesti sekä pystyy elämässään ottamaan vastaan uutta,

yleissivistykseen kuuluvaa tietoa, arvioimaan sen merkitystä, ottamaan sen perusteel-

la kantaa omaa elämäänsä ja toimintaansa sekä yhteiskuntaa koskeviin kysymyksiin ja

tekemään niissä ratkaisuja. Lisäksi mietinnössä edellytetään, että koulutusta saaneet

yhteiskunnan jäsenet ovat selvillä siitä, kuinka tieteen tuottama tieto syntyy ja muut-

15

tuu. He osaavat ottaa tämän huomioon kohdatessaan jokapäiväisessä elämässä, ku-

ten työssään ja tiedotusvälineissä, uutta tietoa mainituilta aloilta. Heidän tulee oppia

tuntemaan matemaattis-luonnontieteellisen tiedon rajoitukset ja kyetä tasapainoises-

ti sovittamaan matemaattis-luonnontieteellinen tieto humanistis-yhteiskunnalliseen

tietoon. Koulutuksen tulee antaa matematiikasta, luonnontieteistä ja tietotekniikasta

riittävät pohjatiedot, joita tarvitaan kaikkien alojen opinnoissa sekä kasvattaa yhteis-

kunnan jäsenet kykeneviksi punnitsemaan luontoa, yhteiskuntaa ja itseään koskevia

arvoja. (Komiteamietintö 1989:45, 3–4.)

Mietinnön rakenteellisista kehitysehdotuksista useat ovat jo toteutuneet: Lukio on

luokaton, sen valinnaisuutta on lisätty ja kursseja voi suorittaa myös toisissa lukioissa.

Ylioppilaskirjoituksen voi suorittaa hajautetusti. Luonnontieteiden aseman vahvista-

minen ja opetuksen kehittäminen on todettu tärkeiksi asioiksi, kuitenkaan unohta-

matta matemaattisia ja humanistis-yhteiskuntatieteellisiä aloja. Valtakunnallisesti on

järjestetty LUMA-hanke1, joka päättyi vuonna 2002.

Valtakunnallisessa lukion tuntijaossa on luonnontieteissäkin pakollisia kursseja, mut-

ta vähemmän kuin komitean ehdotuksessa. Fysiikan ja kemian osalta ehdotettiin kum-

paankin kahta pakollista kurssia, joista ehdotettiin muodostettavan neljän kurssin

laajuinen kokonaisuus. Nykyisessä, kuten myös viimeistään vuonna 2006

käyttöönotettavassa, tuntijaossa pakollisia ovat yksi fysiikan ja yksi kemian kurssi.

Kehittämishankkeita

LUMA-hankkeen kansainväliset arvioijat totesivat, että hanketta tulisi jatkaa jossain

muodossa, sillä syntynyttä innostusta, opettajien koulutusta sekä yhteistyöverkkoja

tulisi hyödyntää (Opetusministeriö, 2002a). Määrällisiä tavoitteita matematiikan ja

luonnontieteellisten aineiden opiskelijoiden lisäämiseksi ei saavutettu eikä esimerkik-

si fysiikan ja kemian vastaajien lukumäärä ylioppilaskirjoitusten reaalikokeessa nous-

sut tavoitellulle tasolle (Opetusministeriö, 2002b). Lukiossa fysiikan ja kemian laajoja

oppimääriä opiskellaan vähän ja naisten osuus opiskelijoista on pieni. Hankkeessa

mukana olleiden koulujen oppilaat olivat motivoituneita ja oppitunneilla löytyi oppi-

misen ilo, kuten Irma Aroluoman raportista ilmenee (Aroluoma, 2002).

__________

1 LUMA (Matematiikan ja luonnontieteiden opetuksen kehittämishanke 1996–2002). Hanke oli

Opetushallituksen osuus opetusministeriön koordinoimaa valtakunnallista kehittämisohjelmaa,

jonka tarkoituksena oli nostaa suomalaisten matematiikan ja luonnontieteiden osaaminen kansain-

väliselle tasolle.

16

Kansainvälisiä luonnontieteiden arviointeja

Aiemmat luonnontieteiden arvioinnit ovat sisältäneet fysiikan ja kemian kysymysten

lisäksi sekä biologian että maantiedon kysymyksiä. Suomi on ollut mukana myös kan-

sainvälisissä luonnontieteiden koulusaavutustutkimuksissa. IEA:n2 organisoimat

tutkimushankkeet toteutettiin Suomessa vuosina 1970 (FISS3) ja 1984 (SISS

4). Mu-

kana oli 10-vuotiaita, 14-vuotiaita sekä abiturientteja. Vuonna 1970 koululaisten tie-

dolliset saavutukset olivat luonnontieteissä teollisuusmaiden keskitasoa. Vuonna 1984

10-vuotiaat edustivat osallistujamaiden kärkipäätä, 14-vuotiaat olivat pysytelleet teol-

lisuusmaiden keskiarvon tuntumassa ja abiturienttien tiedolliset oppimistulokset jäi-

vät keskitason alapuolelle (Laurén, 1985 ja 1987.)

Vuosien 1970–1984 aikana abiturienttien osuus ikäluokasta kasvoi 21 %:sta 40 %:iin.

Keskimääräinen saavutustaso kansainvälisessä kokeessa ei kuitenkaan laskenut, mikä

on merkityksellinen seikka. Luonnontieteissä järjestettiin abiturienteille yleiskokeen

lisäksi spesialistikoe niille opiskelijoille, jotka opiskelivat luonnontieteitä lukiossa.

Vuonna 1984 fysiikkaa ja kemiaa opiskeli lukiolaisista noin 15 %. Spesialistikokeen

tulokset olivat heikoimmat kemiassa ja fysiikassa ja tulokset laskivat vuoden 1970

kokeesta. (Laurén, 1990.)

Kansallisia luonnontieteiden arviointeja

Perusopetuksen oppilaiden luonnontieteiden tietoja ja taitoja on arvioitu IEA:n vuonna

1999 järjestetyssä TIMSS-tutkimuksessa5. Suomesta osallistuneet oppilaat olivat pää-

osin perusopetuksen 7.-luokkalaisia. Suomi sijoittui kymmenenneksi 38 maan jou-

kossa. Tutkimuksessa huomattiin, että parhaiten menestyneiden maiden oppilaat suh-

tautuivat myönteisesti oppiaineeseen. Suomalaisista oppilaista 11 % suhtautui myön-

teisesti fysiikkaan ja 15 % kemiaan. (Martin et. al. 2000.)

Vuonna 2000 OECD:n6 toteuttaman PISA-tutkimuksen

7 pääalueena oli lukutaito,

mutta kokeeseen sisältyi myös matematiikan ja luonnontieteiden tehtäviä. Mukana oli

32 maata ja perusjoukkona olivat 15-vuotiaat nuoret. Tavoitteena oli selvittää sitä,

mitä nuoret osaavat. Tehtäviä ei valittu opetussuunnitelmien perusteella, vaan niiden

laadintaa ohjasi kolme jäsentävää tekijää: luonnontieteelliset käsitteet, tiedonhankinnan

prosessit ja luonnontieteellisen tiedon käyttötilanteet. Suomalaiset oppilaat sijoittui-

vat luonnontieteen tehtävissä kolmannelle sijalle. Vuonna 2006 on luonnontieteet

pääalueena. (Välijärvi et. al. 2002.)

__________

2 IEA (International Association for The Evaluation of Educational Achievement)

3 FISS (The First International Science Study)

4 SISS (The Second International Science Study)

5 TIMSS (The Third International Mathematics and Science Study)

6 OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development)

7 PISA (Programme for International Student Assessment)

17

Opetushallitus on arvioinut luonnontieteiden oppimistuloksia sekä perusopetuksen

9. luokalla että ammatillisessa koulutuksessa. Molemmissa arvioinneissa tulokset oli-

vat fysiikan ja kemian osalta heikot (Rajakorpi, 1998 ja Saloheimo, 1998).

Tämän arvioinnin tarkoituksena oli selvittää sitä, mitä yleissivistävän koulun päättö-

vaiheessa olevat opiskelijat tietävät fysiikasta ja kemiasta. Aiemmista arvioinneista

poiketen arviointiin osallistuneet opiskelijat tekivät samat tehtävät riippumatta siitä,

kuinka paljon fysiikan ja kemian opintoja he olivat sisällyttäneet opintoihinsa.

18

2 ARVIOINNIN LÄHTÖKOHDATTässä luvussa kuvataan fysiikan ja kemian asemaa sekä lukion oppiaineina että ylioppilastutkin-

non reaalikokeessa. Lisäksi selvitetään valtakunnallisia opetussuunnitelman perusteita fysiikan ja

kemian näkökulmasta. Esityksessä painotetaan luonnontieteellistä perussivistystä fysiikan ja ke-

mian osalta ja luonnontieteelliseen ajatteluun liittyviä taitoja, jotka ovat opetussuunnitelman

perusteissa mainituista tavoitteista niitä, jotka kaikkien lukion suorittaneiden tulisi saavuttaa.

2.1 Fysiikan ja kemian asema yleissivistävässäkoulutuksessa

Lukion päättövaiheessa olevien opiskelijoiden luonnontieteellinen perustietämys on

karttunut niin perus- ja lukio-opetuksen kuluessa kuin median ja opiskelijan omien

kokemustenkin kautta.

Kuviossa 1 havainnollistetaan lukio-opintoja (valtioneuvoston päätökset n:o 834

perusopetuksen ja n:o 835 lukion tuntijaosta 23.9.1993) sekä lukio-opintojen ja yli-

oppilastutkinnon välistä riippuvuutta. Kuva on jaettu ylioppilastutkinnon kokeiden

mukaan alueisiin, joihin lukiossa tarjottavat kurssit on sijoitettu.

19

KU

VIO

1. F

ysiika

n ja

ke

mia

n o

pin

no

t p

eru

s-

ja lu

kio

-op

etu

kse

n y

hte

yd

essä

.

20

2.1.1 Fysiikka ja kemia perusopetuksessa ja lukiossa

Perusopetuksen aikana fysiikka ja kemia kuuluvat kaikille yhteiseen oppiainekseen.

Ne sisältyvät ala-asteella ympäristöopin yhteyteen8 ja yläasteella niitä opiskellaan omina

oppiaineinaan yhteensä vähintään kuusi viikkotuntia.

Suorittaakseen lukion oppimäärän opiskelijan on opiskeltava vähintään 75 kurssia,

joista pakollisia opintoja on 45–49 ja syventäviä vähintään 10 kurssin verran. Valta-

kunnallista opetussuunnitelmaa noudattavissa päivälukioissa opiskelijan on opiskel-

tava yksi pakollinen kurssi fysiikkaa ja yksi pakollinen kurssi kemiaa9. Lukiossa yh-

teisten opintojen määrä on näissä aineissa paljon vähäisempi kuin perusopetuksen

yhteydessä.

Lukioissa noudatetaan valtioneuvoston päättämää tuntijakoa, jonka mukaan opinnot

jakaantuvat pakollisiin, syventäviin ja soveltaviin kursseihin. Syventävät kurssit

ovat pääasiassa pakollisiin kursseihin välittömästi liittyviä jatkokursseja, joita koulun

tulee tarjota oppilailleen tietty minimimäärä valittavaksi. Syventävien kurssien

minimimäärät määritellään valtakunnallisessa tuntijaossa. Yhdessä pakollisten kurssi-

en kanssa nämä minimimäärät muodostavat kunkin oppiaineen sen oppimäärän10 ,

jonka perusteella ylioppilaskirjoitusten kokeet laaditaan. Tämä oppimäärä koostuu

fysiikan osalta yhdestä pakollisesta ja seitsemästä syventävästä kurssista ja kemian

osalta vastaavasti yhdestä pakollisesta ja kolmesta syventävästä kurssista. Soveltavat

kurssit ovat monioppiaineisia kursseja, menetelmäkursseja, muita koulukohtaisia kurs-

seja tai muissa oppilaitoksissa opiskeltavia kursseja.

Minimimäärän ylittäviä syventäviä kursseja ja soveltavia kursseja lukiot voivat tarjota

koulutuksen järjestäjän myöntämien resurssien mukaisesti. Näistä kursseista on ke-

rätty valtakunnallista tietoa vain suoritettujen kurssien lukumäärän osalta. Lukuvuonna

1999–2000 päättötodistuksen saaneita opiskelijoita oli yhteensä 34 744, joista naisia

oli 20 608. Näistä lukiolaisista noin kolmannes oli suorittanut 1–7 fysiikan syventävää

kurssia. Saman verran opiskelijoista oli suorittanut 1–3 kemian syventävää kurssia.

Määriin sisältyy esimerkiksi vain yhden syventävän kurssin suorittaneet opiskelijat.

Kaikista opiskelijoista 8 % oli suorittanut vähintään kahdeksan fysiikan syventävää

kurssia. Vastaavasti 5 % kaikista opiskelijoista oli suorittanut vähintään 4 kemian

syventävää kurssia. (Taulukko 1.) Noin 10 % opiskelijoista oli suorittanut fysiikan

soveltavia kursseja. Vastaavasti noin 8 % opiskelijoista oli suorittanut kemian soveltavia

kursseja. (Taulukko 2.) Tilastoista ei käy ilmi kuinka suuri osa opiskelijoista oli suo-

rittanut sekä fysiikan että kemian kursseja, eikä syventävien ja soveltavien kurssien

suorittajia ole eritelty tarkemmin. (Opetushallitus, 2002a, 15.)

__________

8 Viimeistään 1.8.2006 koulujen tulee noudattaa uutta tuntijakoa ja opetussuunnitelman perusteita, jotka

valmistuvat porrastetusti alkaen vuodesta 2002. Niissä fysiikka ja kemia ovat perusopetuksessa osa ympä-

ristö- ja luonnontietoa ja omina oppiaineinaan kuudennelta luokalta lähtien.9 Osa lukioista noudattaa kuitenkin poikkeavaa tuntijakoa, jossa fysiikan ja kemian pakollisuus on poistettu.

Tällaisia lukioita ovat nuorisoasteen kokeilua toteuttavat lukiot ja jotkin erityistehtävän saaneet lukiot.

Näistä kouluista lukion päättötodistuksen voi saada ilman fysiikan ja kemian kurssien suorittamista.

21

TAULUKKO 1. Lukuvuonna 1999–2000 päättötodistuksen saaneiden

lukiolaisten suorittamien fysiikan ja kemian syventävien kurssien määrät.

TAULUKKO 2. Lukuvuonna 1999–2000 päättötodistuksen saaneiden

lukiolaisten suorittamien fysiikan ja kemian soveltavien kurssien määrät.

2.1.2 Fysiikka ja kemia ylioppilastutkinnossa

Fysiikka ja kemia ovat osa ylioppilastutkinnon reaalikoetta. Kuitenkin reaalikoe antaa

vain vähän tietoa kaikkien lukion suorittaneiden opiskelijoiden fysiikan ja kemian

osaamisesta: tutkintoon ei ole pakko sisällyttää reaalikoetta, ja vaikka sisällyttäisi, fy-

siikan ja kemian tehtäviä ei tarvitse valita.

Kaikkien ylioppilastutkinnon suorittavien on valittava pakolliseksi kirjoitusaineekseen

joko reaalikoe11

tai matematiikan koe. Reaalikokeen tarkoituksena on saada selville,

onko opiskelija omaksunut lukion opetussuunnitelman mukaiset tiedot ja taidot sekä

saavuttanut lukion tavoitteiden mukaisen riittävän kypsyyden reaaliaineiden hallin-

nassa12

. Reaalikoe sisältää tehtäviä, jotka koskevat uskontoa, elämänkatsomustietoa,

filosofiaa, psykologiaa, historiaa ja yhteiskuntaoppia, fysiikkaa, kemiaa, biologiaa ja

maantietoa. Kokeen tehtävät laaditaan valtioneuvoston lukiolain 10. §:n nojalla anta-

massa tuntijakopäätöksessä määrättyjen pakollisten ja syventävien kurssien oppi-

määrien perusteella.

__________

10 Opiskelijan tietyn oppiaineen oppimäärä koostuu hänen suorittamista pakollisista ja syventävistä kursseista.

Samassa oppiaineessa eri opiskelijoilla voi siten olla erilaiset oppimäärät. (Opetushallitus, 1999a, 12)11

Hyväksytysti suoritetun reaalikokeen saa uusia kaksi kertaa, jolloin eri kerroilla voi painottaa

reaalikokeeseen kuuluvia oppiaineita eri tavoin.12

Ylioppilastutkintoa koskeva lukiolain 629/1998, 18. § sovellettuna reaalikokeeseen.

22

Tehtäviä annetaan eri aineista seuraavasti (kaksi tehtävää /oppimäärän kurssi):

evankelisluterilainen uskonto/ortodoksinen uskonto/elämänkatsomustieto 10 teh-

tävää, filosofia 6 tehtävää, psykologia 10 tehtävää, historia ja yhteiskuntaoppi 16 teh-

tävää, fysiikka 16 tehtävää, kemia 8 tehtävää, biologia 8 tehtävää ja maantieto 8 tehtä-

vää.

Annetuista 82 tehtävästä kokelas saa vastata enintään kahdeksaan. Vastaaminen ei

edellytä kouluopintoja kyseessä olevassa aineessa eikä aineryhmiä tarvitse

katsomusaineita lukuun ottamatta valita etukäteen. Osallistuminen reaalikokeeseen

edellyttää kahden reaaliaineen pakollisten kurssien suorittamista. Taulukossa 3 on

esitetty reaalikokeen vastausten jakautumista aineittain keväällä 2000 ja 2001. Vastaa-

jien lukumäärät seuraavat pääpiirteittäin vastausmääriä. Poikkeuksena ovat historia ja

fysiikka, joihin liittyviin kysymyksiin kokelaat keskittyvät vastaamaan. Keväällä 2001

vastasi fysiikan tehtäviin kaikkiaan 9 263 kokelasta ja kemian tehtäviin 5 208 kokelasta.

Kaikkiaan kevään 2001 reaalikokeeseen osallistui 32 894 kokelasta, joista 28 544 oli

varsinaisia tutkinnon suorittajia.

TAULUKKO 3. Reaalikokeen vastausten jakautuminen aineittain. Varsinaiset

kokelaat kevään 2000 ja kevään 2001 tutkinnoissa. (Opetushallitus 2000, 22 ja

Opetushallitus 2002a, 24).

2.2 Opetussuunnitelman perusteet arvioinninlähtökohtana

Koska tässä arvioinnissa on tarkoitus selvittää opiskelijan luonnontieteellisen

sivistysvarannon karttumista eikä pelkästään fysiikan ja kemian oppimäärien osaa-

mista, opetussuunnitelman perusteita käsitellään laajemmin kuin vain kyseisten oppi-

aineiden pakollisten ja syventävien opintojen osalta. Valtakunnalliset opetus-

suunnitelman perusteet sisältävät yleislinjauksen esittelyn lisäksi koulun toimintaa

ohjaavat normit. Muun muassa oppiaineiden ja oppiaineryhmien tavoitteet esitetään

normeina. Fysiikka ja kemia ovat opetussuunnitelman perusteissa osa ympäristö- ja

luonnontieteitä yhdessä biologian ja maantiedon kanssa. Lukion opetussuunnitelman

perusteiden (Opetushallitus 1994a, 77–82) mukaan ”Lukion luonnontieteiden ope-

tus välittää kuvaa ihmisen elinympäristöstä, ihmisen ja ympäristön vuorovaikutus-

suhteesta sekä auttaa näkemään luonnontieteelliseen tietoon perustuvan yksilöllisen

ja yhteisöllisen vastuun merkityksen”. Fysiikan ja kemian opetuksen tehtävää kuvail-

laan monitahoisesti. Opetuksen yleisenä tavoitteena on ohjata luonnontieteelle omi-

23

naiseen ajattelutapaan, omakohtaiseen tiedonhankintaan sekä tietojen aktiiviseen so-

veltamiseen”. Erityisesti painotetaan kokeellista lähestymistapaa. ”Kaikille yhteiset

biologian, fysiikan, kemian ja maantiedon kurssit suunnitellaan niin, että ne muodos-

tavat opiskelijan kannalta toimivan kokonaisuuden ja tarjoavat hyvät lähtökohdat luon-

nontieteiden syventäville ja soveltaville opinnoille.”

Myös opetussuunnitelman perusteiden yleisessä osassa (Opetushallitus 1994a, 8) on

viittauksia fysiikan ja kemian opiskeluun. Lukion tehtäväksi asetetaan muun muassa

”sellaisten valmiuksien kehittäminen, jotka auttavat kohtaamaan muutoksia ja ratkai-

semaan ongelmia”. Valmiuksiin kuuluu mahdollisuus valita kuhunkin ongelmaan so-

pivin ratkaisutapa. Fysiikan ja kemian opetuksen yhteydessä esiin tuleva luonnontie-

teellinen lähestymistapa on eräs mahdollisista. Luonnontieteellisen ajattelutavan op-

pimista ja ymmärtämistä tukee myös opetussuunnitelman perusteissa (emt, 10–11 )

esitetty vaade siitä, että ”kouluilta edellytetään opetuksessaan avaraa näkökulmaa to-

dellisuudesta, ongelmakeskeistä lähestymistapaa, tieteenalapohjaisten oppiaineiden

yhteistyötä ja valmiutta paneutua tarvittaessa nopeastikin ajankohtaisten ilmiöiden

tarkasteluun”. Luonnontieteelliseen ajattelutapaan kuuluvat sisäänrakennettuina ”kriit-

tinen suhtautuminen tietoon ja sen totuudellisuuteen”.

Opetussuunnitelmien perusteiden (Opetushallitus 1994a, 12–13) mukaan ”Lukiota

kehitetään yleissivistävänä, ylioppilastutkintoon johtavana ja jatko-opintoihin

valmentavana oppilaitoksena, joka tukee nuoren yksilöllistä kasvua, sukupuolten tasa-

arvoa ja nuorten kypsymistä aikuisuuteen”. Tämä edellyttää myös perusluonnon-

tieteiden fysiikan ja kemian tietämystä vähintään perustasolla ja jopa syvemmin. Tätä

tukee erityisesti se, että ”yleissivistys on laaja-alainen, jakamaton käsite. Nykyaikana

yleissivistys on teknologista, matemaattista, luonnontieteellistä, humanistista ja yh-

teiskunnallista tietoa”. Yleissivistyksen merkitys yksilölle on suuri. ”Yleissivistys te-

kee kansalaiselle mahdolliseksi vaikuttaa valistuneella tavalla yhteisten asioiden hoi-

toon. Yhteiskunnan jäsen tarvitsee eri tiedonaloilla toiminnallisen lukutaidon voi-

dakseen omaksua uusia tietoja”. Lisäksi ”yleissivistys muodostaa myös ammatti-

opintojen perustan.”

Koulujen opetussuunnitelmatyötä vaikeuttaa se, että opetussuunnitelman perusteista

ei ole julkistettu soveltamisohjeita. Yleisellä tasolla esitetyt suuntaviivat voivat

konkretisoitua alkuperäisestä suunnitelmasta poikkeavasti, jopa opetussuunnitelman

perusteiden ja/tai niiden hengen vastaisesti. Opetushallituksen julkaisemasta kirjasta

Onnistuuko oppiminen löytyy näkemyksiä opetussuunnitelman perusteiden tulkinnasta.

”Pakollisen kurssin tehtävä ei ole sama kuin syventävien opintojen. Vain pakolliseen

kurssiin osallistuvien tulee saada tällä kurssilla peruskouluopintojen jälkeen

opinnoilleen sellainen päätös, joka täydentää heidän yleissivistykseen kuuluvaa käsi-

tystään fysiikasta ja kemiasta luonnontieteinä. Syventäviin kursseihin tähtäävien tulee

puolestaan pakollisen kurssin aikana laajentaa näköpiiriään niin, että heille alkaa muo-

dostua kiinnostusta fysiikan ja kemian syvällisempään opiskeluun. Arviointiin opis-

kelun ja opetuksen kaksitasoisuus tuo omat ongelmansa.” (Yrjönsuuri 1997, 174.)

24

Taulukossa 4 on esitetty opetussuunnitelman perusteissa esitetyt fysiikan ja kemian

pakollisiin kursseihin liittyvät tavoitteet.

TAULUKKO 4. Lukion fysiikan ja kemian pakollisten kurssien tavoitteet opetus-

suunnitelman perusteiden mukaisesti. (Opetushallitus, 1994a, 77–78, 80).

Sekä fysiikan että kemian syventävien kurssien tavoitteissa mainitaan, että syventyneen

ainetietämyksen lisäksi ”opiskelija kykenee osallistumaan luontoa, ympäristöä ja tek-

nologiaa koskevaan keskusteluun ja päätöksentekoon ja saa riittävät valmiudet opis-

kella fysiikkaa ja sitä soveltavia aloja” (Opetushallitus, 1994a, 78, 81).

25

3 LUKION FYSIIKAN JA KEMIANOPPIMISTULOSTEN ARVIOINTIHANKETässä luvussa kuvataan ne kysymykset, joihin arvioinnilla haetaan vastauksia, selvitetään arviointi-

hanketta, sekä kuvaillaan käytettyä mittaristoa ja sen laadintaa. Lopuksi esitellään suunniteltua

ja toteutunutta otosta sekä arvioinnin luotettavuutta. Arviointiin osallistui eri puolilta maata noin

10 % kaikista päivälukioissa kolmatta vuottaan opiskelevista opiskelijoista. Otoksen edustavuut-

ta selvitettiin vertaamalla opiskelijoiden kurssisuorituksia aiempien vuosien lukion päättötodistuksen

saaneiden suorituksiin.

3.1 Arvioinnin tehtävä

Opetushallitus toimii arvioinnin järjestäjänä opetusministeriön päätösten mukaisesti

(Lukiolaki 21.8.1998/629 § 16 sekä Opetusministeriön päätös 19/011/98). Arviointi

järjestettiin osana koulutuksen kansallista arviointijärjestelmää, jonka tavoitteena on

tukea paikallista opetustointa sekä omalta osaltaan tuottaa uutta ja välittää olemassa

olevaa tietoa koulutusta koskevien päätösten tekijöille ja koulutuksen kehittäjille. Tämä

arviointi on ensimmäinen lukiossa järjestetty oppiainekohtainen kansallinen oppimis-

tulosten arviointi. Arviointi oli otospohjainen, koska tarkoituksena oli selvittää ylei-

sellä tasolla fysiikan ja kemian oppimistuloksia, eikä löytää yksittäisten koulujen tai

opiskelijoiden keskinäistä järjestystä. (Opetushallitus, 1998a ja 1998b.)

Tämän arvioinnin tehtävänä on vastata seuraaviin kysymyksiin:

• Mikä on opiskelijoiden fysiikan ja kemian osaamistaso yleisesti ja

erityisesti millainen luonnontieteellinen sivistysvaranto on fysiikan

ja kemian osalta?

• Kuinka koulutuksellinen tasa-arvo on toteutunut?

• Kuinka opiskelijat suhtautuvat fysiikkaan ja kemiaan oppiaineina?

3.2 Resurssit ja aikataulu

Lukion fysiikan ja kemian oppimistulosten arvioinnin suunnittelu aloitettiin Opetus-

hallituksessa keväällä 2000. Opetushallitus kutsui 8.9.2000 asiantuntijaryhmän suun-

nittelemaan ja ohjaamaan arviointia. Vuoden 2001 alusta aloitti työnsä erikois-

suunnittelija Katri Halkka. Hänen tehtävänään oli suunnitella, toteuttaa ja raportoida

arviointihanke.

Asiantuntijaryhmän tehtävänä oli osallistua yleisellä tasolla arviointisuunnitelman

tarkentamiseen ja arvioinnissa käytettävien mittareiden kehittämiseen. Ryhmän pu-

heenjohtajana toimi vuoden 2001 alkuun saakka opetusneuvos Hannu Korhonen

(Opetushallitus) ja 1.1.2001 alkaen Katri Halkka (Opetushallitus) sekä sihteerinä

projektisuunnittelija Aulikki Etelälahti (Opetushallitus). Asiantuntijaryhmän muina

26

jäseninä olivat professori Maija Ahtee (Jyväskylän yliopisto), yliopettaja Erkki Arminen

(ylioppilastutkintolautakunnan fysiikan jaos), lehtori Irma Aroluoma (Cygnaeus-lu-

kio, Jyväskylä), rehtori Liisa Kyyrönen (Itäkeskuksen peruskoulu, Helsinki), rehtori

Reijo Pöyhönen (Nastolan tekniikkalukio), professori Heikki Saarinen (Helsingin yli-

opisto) ja yliopettaja Jouni Viiri (Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulu). Kesällä 2001

asiantuntijajäseneksi kutsuttiin lisäksi lehtori Hannu Korhonen (Erkko-lukio, Ori-

mattila). Syksyllä 2000 asiantuntijaryhmä kutsui kuultavakseen kemian asiantuntijan

dosentti Kristiina Vähälän (Helsingin yliopisto).

Koetta laatimaan kutsuttiin keväällä 2001 kokeneista käytännön opetustyötä tekevis-

tä opettajista koostuvaa tehtävänlaatijaryhmä. Ryhmään kuuluivat lehtorit Sisko Es-

kola (Helsinki), Lea Karkela (Kerava), Pasi Ketolainen (Järvenpää), Maija-Liisa Kola-

ri (Helsinki), Pekka Meriläinen (Oulu) ja Jarmo Sirviö (Oulu).

Hankkeen hallinnoinnista ja aineistonkeruun käytännön toimista sekä tilastoana-

lyyseistä huolehti Opetushallitus. Aineiston keruun käytännön toimia hoiti osasto-

sihteeri Tuija Koskela ja projektisuunnittelija Aulikki Etelälahti, esikokeen tilastoana-

lyyseista vastasi erikoistutkija Jari Metsämuuronen ja varsinaisen kokeen tilastollisen

käsittelyn suunnitteli erikoistutkija Jorma Kuusela ja toteutti tutkimussihteeri Sari

Viitala.

Arvioinnin tulokset perustuvat tietoihin, joita kerättiin rehtoreille sekä fysiikan ja

kemian opettajille suunnatuilla kyselyillä, opiskelijoille suunnatulla taustakyselyllä sekä

fysiikan ja kemian kokeella.

Oppilaitoksille ilmoitettiin tulevasta arvioinnista toukokuussa 2001. Syyskuussa 2001

otoskouluille lähetettiin alustavat kokeen järjestelyohjeet sekä rehtoreille suunnattu

kysely. Varsinainen koemateriaali ja yksityiskohtaiset koetta koskevat järjestelyohjeet

lähetettiin kouluille marraskuun 2001 alussa. Opiskelijoille kokeesta ilmoitettiin ai-

kaisintaan kaksi viikkoa ennen koepäivää.

Arviointiin liittyvä koe pidettiin otoslukioissa aamupäivällä 14.11.200113

. Kokeeseen

oli varattu aikaa kolme tuntia ja vasta kahden tunnin jälkeen kokeen alkamisesta opis-

kelijoilla oli mahdollisuus poistua. Koetilanne pyrittiin saamaan mahdollisimman sa-

manlaiseksi kaikissa kouluissa. Koetta valvovien opettajien ohjeissa korostettiin sitä,

että opiskelijat toimivat yhteisten ohjeiden mukaisesti. Opiskelijat tulkitsivat itse suul-

liset ja kirjalliset ohjeet. Opiskelijat saivat käyttää kokeessa sekä laskinta että matema-

tiikan, fysiikan ja kemian taulukkokirjaa, koska arviointiin liittyvällä kokeella pyrittiin

mittaamaan ensisijaisesti asioiden ymmärtämistä eikä muistamista.

Opiskelijoiden ratkaisut monivalintatehtäviä lukuun ottamatta pisteitettiin kouluilla.

Fysiikan ja kemian opettajat saivat Opetushallituksesta lähetetyt pisteitysohjeet, joi-

den mukaan he pisteittivät opiskelijoiden suoritukset. Opiskelijoiden tuotokset pa-

lautettiin Opetushallitukseen joulukuun 2001 alkuun mennessä. Helmikuussa 2002

lähetettiin kouluille alustavista tuloksista koottu koulukohtainen palaute.__________

13 Poikkeuksena yksi lukio, jossa osa opiskelijoista vastasi kysymyksiin kaksi päivää muita myöhemmin.

27

3.3 Mittaristo

Arvioinnissa käytettävä aineisto perustuu fysiikan ja kemian kokeeseen, opiskelijoi-

den taustatietoja ja asenteita mittaavaan kyselyosaan sekä rehtoreille ja opettajille

suunnattuihin kyselyihin.

3.3.1 Koetehtävien laadinta ja esitestaus

Opetussuunnitelmien perusteissa opetukselle asetetut tavoitteet ovat laajoja ja ne on

esitetty yleisellä tasolla. Tavoitteet on mahdollista toteuttaa monin tavoin, joten yh-

teisen kokeen laatimiseen löytyy useita ratkaisuja. Kun opetussuunnitelman perustei-

siin perustuvaa arviointia ryhdyttiin suunnittelemaan, siirryttiin yleisistä tavoitteista

konkreettisiin koetehtäviin ottamalla tehtävien suunnittelun lähtökohdiksi opetus-

suunnitelman perusteissa mainitut yleissivistys sekä luonnontieteellinen ajattelu. Puh-

taasti kokeellinen osuus jätettiin pois tämänkertaisesta joukkokokeena järjestetystä

arvioinnista.

Arviointiin liittyvä koe oli sama kaikille lukion päättövaiheessa oleville opiskelijoille

riippumatta siitä, kuinka paljon fysiikan ja kemian opintoja opiskelija oli sisällyttänyt

tutkintoonsa. Kaikki opiskelijat olivat opiskelleet fysiikkaa ja kemiaa peruskoulussa.

Kokeessa painotettiin pakollisten kurssien tavoitteita ja syventävien kurssien tavoit-

teita otettiin vain jonkin verran huomioon, koska suurin osa opiskelijoista ei ole va-

linnut lukio-opintoihinsa fysiikan ja/tai kemian syventäviä opintoja.

Arviointitilanne poikkesi lukion kurssikokeesta, sillä koealue ei käsitellyt vain tietyn

kurssin aihepiiriä, vaan myös aiempien kouluvuosien aikana opittuja tietoja ja

perustaitoja. Opiskelijat eivät myöskään erikseen olleet valmentautuneet koetta var-

ten. Lisäksi osalla opiskelijoista saattoi olla pitkä aika – jopa kaksi vuotta – viimeises-

tä fysiikan ja kemian kurssista. Tästä syystä laadittiin koe, jonka tehtävänannot ovat

tuttuja. Kokeessa käytettiin erityyppisiä tehtäviä, jotta saataisiin käyttöön sekä suo-

raan opiskelijan antamat vastaukset (oikein/väärin-tehtävät ja monivalintatehtävät)

että pisteet opiskelijan kirjoittamista vastauksista (joko osittain tai kokonaan avoimet

tehtävät).

Tehtävät olivat sellaisia, että ne liittyvät sekä fysiikan ja kemian kouluopetukseen että

tavalliseen arkielämään. Tarkoituksena oli, että tehtävien ratkaisuissa korostuu käy-

tössä olevan tiedon hyödyntäminen eikä yksinomaan ulkoa osaaminen. Tehtäviin

liitetyistä kuvioista ja taulukoista oli mahdollista löytää useiden tehtävien ratkaisut tai

ainakin ratkaisua helpottavia tietoja.

Tehtävänlaatijaryhmä laati tavoitteiden pohjalta erilaisia fysiikan ja kemian tehtäviä.

Lisäksi käytettiin hyväksi aiempien Opetushallituksen luonnontieteiden arviointien,

ylioppilaskirjoitusten reaalikokeen sekä kansainvälisten arviointien tehtäviä. Tehtävi-

en testausta varten järjestettiin toukokuussa 2001 esikoe neljässä harkinnanvaraisesti

28

valitussa kooltaan, sijainniltaan ja painotukseltaan erilaisessa lukiossa. Esikokeiluun

osallistui yhteensä 211 toisen vuoden opiskelijaa. Koetehtävien lisäksi opiskelijoilta

kysyttiin opiskelijoiden taustatietoja sekä heidän käsityksiään kokeesta. Myös koulu-

jen fysiikan ja kemian opettajat kommentoivat koetta, koetehtäviä ja kokeen järjeste-

lyjä.

Kaikkiaan 178 tehtävää testattiin kolmena eri tehtäväkokonaisuutena. Näistä valittiin

lopulliseen kokeeseen 75 tehtävää. Koska kokeeseen osallistujien fysiikan ja kemian

opintotaustat poikkesivat suuresti toisistaan, tavoitteena oli tarjota rakenteeltaan ja

sisällöltään monipuolisia tehtäviä. Helposti vastattavien tehtävien arveltiin madaltavan

kynnystä vastata tehtäviin sekä rohkaisevan myös vähän fysiikkaa ja kemiaa opiskel-

leita opiskelijoita paneutumaan ja vastaamaan niihin. Kokeeseen kuuluvien fysiikan ja

kemian tehtävien lisäksi opiskelijoilta tiedusteltiin heidän käsitystään kokeen vaikeus-

tasosta ja arvioinnin tarpeellisuudesta.– Esikokeeseen ja taustakyselyn tekemiseen oli

varattu aikaa kolme tuntia.

Esikokeeseen osallistuneiden opiskelijoiden mielestä tehtävät olivat olleet melko vai-

keita, mutta yleisesti ottaen opiskelijat olivat tyytyväisiä tehtäviin. Erään opiskelijan

mukaan ”Oli paljon asioita mitä ei tiennyt ja tietenkin mitä ei muistanut, mutta kum-

minkin hyvin keskeisiä kysymyksiä, joihin pitäisi osata vastata.” Opiskelijat käyttivät

kokeen tekemiseen keskimäärin hieman yli tunnin. Tehtävät vastasivat opiskelijoiden

osaamista siinä mielessä, että esikokeiden keskimääräiset ratkaisuprosentit liikkuivat

46–52 %.

3.3.2 Fysiikan ja kemian kokeen rakenne

Fysiikan ja kemian kokeessa oli yksinkertaisia muistitietoon eli alemman tason sovel-

tamiseen liittyviä tehtäviä, yleissivistyksellisiä tehtäviä sekä opiskelijoiden tiedon-

käsittelytapoihin liittyviä tehtäviä. Kaikkiaan tehtäviä oli 76. Mukana oli myös vaati-

vampia tehtäviä useampia fysiikan ja kemian kursseja lukeneita varten (yhteensä yksi-

toista). Viimeisenä oli ylimääräinen tehtävä, jonka toteutus oli avoin ja mahdollisti

erilaiset lähestymistavat. Tehtävistä 24 oli oikein/väärin-väittämiä (tehtävät 1–24), 31

oli monivalintatehtäviä (tehtävät 25–45 ja 54–63), 5 oli osittain strukturoituja tehtäviä

(tehtävät 46, 48, 49, 50 ja 52) sekä 15 tehtävää (tehtävät 47, 51, 53 ja 64–75), joihin

opiskelijan tuli itse kirjoittaa vastauksensa. Tehtävät oli järjestetty koevihkoon siten,

että alussa oli sarja oikein/väärin-väittämiä, sitten monivalintatehtäviä ja lopussa

tuottamistehtäviä. Koevihkoon liittyi myös miellekartta vedestä, johon oli koottu tie-

toa vedestä. Osassa kysymyksiä viitattiin tähän miellekarttaan, josta saattoi löytää

jopa vastauksen sisältäviä vihjeitä.

Fysiikan tehtävät olivat pääosin mekaniikan sekä lämpöopin ja aaltoliikeopin alueil-

ta, kemian tehtävät liittyivät aineiden ominaisuuksiin, aineen rakenteeseen sekä ke-

miallisiin reaktioihin (taulukko 5). Periaatteena oli liittää tehtävät jokapäiväiseen elä-

mään siten, että pyrittiin varmistamaan niiden ratkaisujen yksikäsitteisyys niin fysii-

kan kuin kemiankin kannalta. Tehtävät ovat liitteenä 10.

29

TAULUKKO 5. Tehtävien fysiikan ja kemian rakenteen mukainen jaottelu.

Kouluille lähetettyä pikapalautetta varten tehtävät luokiteltiin alustavasti oppiaineittain

(taulukko 6). Kokeeseen sisältyi fysiikan ja kemian tehtäviä sekä oppiaineiden

yhteisiä tehtäviä, joilla tässä tarkoitetaan sellaisia, jotka sisältyvät sekä fysiikan että

kemian oppisisältöihin. Esimerkiksi aineiden olomuotoja käsitellään sekä fysiikan että

kemian kursseissa. Oppiainejako muotoutui tehtävien laadintavaiheessa. Fysiikan teh-

tävien maksimipistemäärä oli 61, kemian 59 ja yhteisten tehtävien 24.

TAULUKKO 6. Tehtävien oppiaineen mukainen jaottelu.

Osa kokeen tehtävistä mittasi fysiikan ja kemian perusosaamista (taulukko 7). Ko-

keessa oli 50 tehtävää, jotka sisälsivät perusosaamiseen liittyviä aiheita. Näiden tehtä-

vien avulla selvitettiin opiskelijoiden luonnontieteellistä perussivistystä fysiikan

ja kemian osalta. Tehtävien luokitellusta keskusteltiin asiantuntija- ja tehtävänlaatija-

ryhmän jäsenten lisäksi myös kymmenen muun opetusalan asiantuntijan kanssa. Luo-

kittelu tehtiin näiden keskustelujen pohjalta.

30

TAULUKKO 7. Fysiikan ja kemian perussivistystä mittaavia tehtäviä.

Tehtäviä laadittaessa kiinnitettiin huomiota myös oppiainelähtöisiin osaamis-

tavoitteisiin. Tehtäviin haluttiin sisällyttää fysiikan ja kemian opiskelussa tarpeellisia

taitoja, kuten ilmiöiden havainnointi ja tunnistus sekä luonnontieteelliseen ajatte-

luun sisältyviä elementtejä: käsitteiden hallintaa, merkkikieltä sekä tiedon graafista

esittämistä, tulkintaa ja päättelyä (taulukko 8).

TAULUKKO 8. Fysiikkaan ja kemiaan liittyvää luonnontieteellistä ajattelua

sisältäviä tehtäviä.

3.3.3 Opiskelijoille suunnattu taustakysely

Sukupuolen, väestöryhmien ja alueellisten erojen selvittämiseksi opiskelijoilta kerät-

tiin tiedot sukupuolesta, äidinkielestä ja koulusta. Lisäksi heiltä kysyttiin perus-

opetuksen päättöarvioinnin fysiikan ja kemian arvosanoja sekä sitä, millaisia arvosa-

noja he ovat keskimäärin saaneet lukio-opintojensa aikana. Fysiikan ja kemian valin-

tojen lisäksi selvitettiin myös heidän matematiikan opintoihinsa liittyviä valintoja.

Taustakyselyllä otettiin selville myös opiskelijoiden valintoihin vaikuttaneita tekijöitä

ja heidän käsityksiään fysiikan ja kemian opetuksesta ja opiskelusta.

Opiskelijoiden suhtautumista fysiikkaa ja kemiaa kohtaan mitattiin asennemittarilla,

joka koostui useasta Likert-asteikollisesta14

väittämästä, joilla otettiin selville opiske-

lijoiden käsityksiä fysiikasta ja kemiasta. Väittämät on koottu pääosin Opetushallituksen

kansallisissa sekä IEA:n ja OECD:n kansainvälisissä oppimistulosten arvioinneissa

käyttämistä asennekyselyistä. Asennemittarin väittämät ryhmiteltiin sisältöjensä mu-

kaan. Väittämät koskivat oppiaineiden kiinnostavuutta, vaikeutta ja hyödyllisyyttä.

Lisäksi pyrittiin tarkentamaan näitä kolmea ulottuvuutta ryhmittelemällä väittämät

31

toisaalta sellaisiin, jotka käsittelivät opiskelijan käsitystä fysiikasta ja kemiasta oppiai-

neina ja toisaalta sellaisiin, jotka käsittelivät heidän käsitystään itsestään fysiikan ja

kemian oppijana. Kerätty aineisto ei kuitenkaan tukenut näin hienojakoista ryhmitte-

lyä. Ainoastaan hyötyulottuvuudelta löytyivät toisaalta oppiaineiden yleistä hyödyl-

lisyyttä kuvaavat väittämät ja toisaalta oppiaineiden hyödyllisyyttä jatko-opintojen

kannalta kuvaavat väittämät. Taulukossa 9 kuvataan opiskelijoille esitettyjen väittämi-

en pääkomponenttianalyysiin perustuva ryhmittely.

TAULUKKO 9. Opiskelijoille esitettyjen asenneväittämien ryhmittely. (Väittämistä

osa on merkitty tähdellä (*). Näiden väittämien vastausskaala on tulosten

käsittelyn yhteydessä käännetty niin, että positiivinen lukuarvo ilmaisee aina

myönteistä asennetta tai rakentavampaa vaihtoehtoa.)

3.3.4 Rehtoreille ja opettajille suunnatut kyselyt

Rehtoreiden ja opettajien antamia tietoja käytettiin koulujen fysiikan ja kemian opetus-

järjestelyjen kuvaamiseen. Näin saatujen tietojen yhteyttä opiskelijoiden koesuorituksiin

ei ole selvitetty, sillä opiskelijoiden opintotaustoja ei ole tältä osin selvitetty. Opiskelijalla

on voinut olla useita opettajia lukioaikanaan.

__________

14 Alkuperäinen kyselykaavakkeessa ollut asteikko: 1 = olen täysin eri mieltä, 2 = olen jonkin verran eri

mieltä, 3 = kantani on epävarma tai minulla ei ole selvää käsitystä, 4 = olen jonkin verran samaa mieltä,

5 = olen täysin samaa mieltä.

32

Rehtoreille suunnatulla kyselyllä selvitettiin otoskoulujen toimintaa. Tietoja kerättiin

koulujen erityispiirteistä, fysiikan ja kemian opetusjärjestelyistä sekä opetustiloista ja

-välineistä. Rehtoreilta kysyttiin myös heidän käsityksistään koulunsa mahdollisuuk-

sista tarjota fysiikan ja kemian opettajille täydennyskoulutusta.

Opettajille suunnatulla kyselyllä kerättiin tietoja opettajien työurasta sekä koulun tar-

joamista työskentelyedellytyksistä. Lisäksi opettajilta kysyttiin arviointiin liittyvän

kokeen tehtävien sopivuudesta suhteessa opetussuunnitelman perusteisiin. Opetta-

jilta pyydettiin lisäksi kommentteja kokeeseen liittyvistä järjestelyistä sekä tehtävistä.

3.4 Koesuoritusten pisteitys ja tulosten käsittely

Kokeen jälkeen opettajat pisteittivät tuottamistehtävät (pisteitysohjeet ovat liitteenä

12.) koululla ja muista tehtävistä saatiin käsiteltäviksi suoraan opiskelijan tekemät

valinnat. Opettajilla oli käytössään Opetushallituksesta lähetetyt ohjeet, joita laaditta-

essa käytettiin esikokeilun yhteydessä saatua palautetta. Pisteittävillä opettajilla oli

mahdollisuus saada Opetushallituksesta sähköpostitse kommentti yksittäisen vasta-

uksen pisteitykseen. Tätä mahdollisuutta käytettiin niukasti.

Opetushallituksessa tarkistettiin opiskelijoiden vastauslomakkeet ennen kouluille lä-

hetettyä pikapalautetta. Tuloksia laskettaessa poistettiin yksi tehtävistä15

.

Kun kouluille oli lähetetty pikapalautteet, tehtiin rinnakkaisarviointi tuottamistehtävien

yhdenmukaisen pisteityksen varmistamiseksi. Sitä varten poimittiin 66 koulun koe-

vastauksista satunnaisesti jokaisesta koulusta neljän opiskelijan koepaperit. Näiden

264 koevihkon tuottamistehtävät pisteitettiin uudelleen. Sensorina toimi fysiikan ja

kemian opettaja, joka ei ollut aikaisemmin tekemisissä tämän arvioinnin kanssa.

Pisteityksen perusteella havaittiin, että ulkopuolisen arvioijan pisteitys poikkesi hie-

man ylöspäin opettajien pisteityksestä. Tämä johtunee osittain siitä, että vastauksilta

ei ollut tarkoitus edellyttää kaikilta osin ylioppilaskirjoitusten fysiikan ja kemian teh-

tävissä vaadittavaa tarkkuutta16

, sillä kyseessä oli kaikkien opintojensa päättövaiheessa

olevien opiskelijoiden arviointi eivätkä opiskelijat valmentautuneet kokeeseen etukä-

teen. Ero sensorin ja opettajien antamien pisteiden välillä oli kaikkiaan keskimäärin 2

pistettä opiskelijaa kohden.

Arvioinnin kannalta on olennaista, että opiskelijat on arvosteltu keskenään samalla

tavalla. Otokseen perustuneen rinnakkaisarvioinnin perusteella ei ollut syytä pisteittää

ratkaisuja uudelleen. Opettajien arviointi oli tämän arvioinnin kannalta riittävän yhden-

mukainen. Keskimääräiseen ratkaisuprosenttiin rinnakkaisarvioinnin tuloksen huo-

mioon ottaminen vaikuttaisi prosenttiyksikön verran korottavasti17

.

Tehtävän 53 suoritukset pisteitettiin Opetushallituksessa uudelleen18

. Lopullisia tu-

loksia selvitettäessä käytettiin tämän tehtävän uusintapisteitystä.__________

15 Tehtävässä 32 ei koevihkossa ollut yhtään oikeaa vaihtoehtoa.

16 Esimerkiksi tehtävässä 53 b riitti vastaukseksi, että liike on kiihtyvää. Erillistä perustelua ei vaadittu.

17 Tuottamistehtävistä oli kaikkiaan mahdollisuus saada 65 pistettä ja koko kokeesta yhteensä 144 pistettä.

18

Tämän tehtävän pisteitysohjeissa olleen virheen oikaisuviesti ei varmuudella tavoittanut ajoissa kaikkia

kouluja.

33

Tulosten tilastollisessa käsittelyssä käytettiin tilasto-ohjelma SPSS19

:n versiota 11. Kun

selvitettiin, onko eri opiskelijaryhmien koemenestyksen keskiarvojen ero todellinen

vai otantaan liittyvää satunnaisvaihtelua, käytettiin varianssianalyysiin perustuvia tes-

tejä (t-testi, ANOVA ja Tukeyn testi) sekä polkuanalyysiä. Liitteessä 8 esitetään tär-

keimpien taustamuuttujien ja kokeessa osaamisen välisten merkitsevyystestausten

tuloksia. Tekstissä testaustulokset ilmaistaan seuraavina 95 %:n, 99 %:n ja 99,9 %:n

merkitsevyystasoina, jotka kertovat todennäköisyydet, joilla otosaineistossa todetut

yhteydet ja toisaalta erot ovat todellisia perusjoukossa esiintyviä ilmiöitä:

Jos eri ryhmien tulokset ovat

1) tilastollisesti erittäin merkitsevästi erilaiset, se merkitsee, että on korkeintaan

0,1 %:n mahdollisuus, että otosaineistossa todettu tulosten ero olisi syntynyt sattu-

malta. Tällöin p-arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,001. Liitetaulukossa tämä

ilmaistaan kolmella tähdellä (***).

2) tilastollisesti merkitsevästi erilaiset, se merkitsee, että on korkeintaan 1 %:n

mahdollisuus, että otosaineistossa todettu tulosten ero olisi syntynyt sattumalta. Täl-

löin p-arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,01. Liitetaulukossa tämä ilmaistaan

kahdella tähdellä (**).

3) tilastollisesti melkein merkitsevästi erilaiset, se merkitsee, että on korkeintaan

5 %:n mahdollisuus, että otosaineistossa todettu tulosten ero olisi syntynyt sattu-

malta. Tällöin p-arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05. Liitetaulukossa tämä

ilmaistaan yhdellä tähdellä (*).

Tilastollisin testein voidaan selvittää se, millä todennäköisyydellä ero on todellinen

eikä johdu vain sattumasta. Koska suurilla aineistoilla pienetkin erot voivat olla tilas-

tollisesti erittäin merkitseviä, on lisäksi syytä pohtia eron merkitystä: onko muutaman

kymmenyksen ero keskiarvoissa merkittävä, vaikka se olisi tilastollisesti merkitsevä.

3.5 Otanta

3.5.1 Suunniteltu otos

Opetushallituksen oppimistulosten arviointimallissa ei ole otettu yksityiskohtaisesti

kantaa lukioissa järjestettävien arviointien toteutukseen (Opetushallitus, 1998 a ja b).

Tästä syystä tukeuduttiin soveltuvin osin perusopetuksen arviointien linjauksiin. Otosta

suunniteltaessa otettiin huomioon alueellinen edustavuus ja edellytettiin, että otos-

koko on noin 4 000 opiskelijaa. Arviointiin päädyttiin ottamaan mukaan kaikki otok-

seen osuneen koulun kolmannen vuoden opiskelijat, jotta otokseen saataisiin

edustavasti opiskelijoita, jotka ovat sisällyttäneet opintoihinsa eri määriä fysiikan ja

kemian opintoja ja joiden lukio-opinnot olisivat päättövaiheessa20

.

__________

19 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences)

20 Vuonna 2000 86 % päättötodistuksen saaneista suoritti lukion enintään kolmessa vuodessa (Opetus-

hallitus 2002b, 41).

34

Otantaa tehtäessä käytettiin vuoden 1999 tilastotiedoista Tilastokeskuksen lukion aine-

valintoja käsitteleviä tilastoja, oppilaitosrekisteriä sekä Opetushallituksen OPTI-tieto-

kantaa. Arviointiin mukaan tulleet lukiot valittiin 437 päivälukion joukosta ositetulla

ryväsotannalla. Otantaa tehtäessä otettiin huomioon koulujen alueellinen ja kielelli-

nen edustavuus. Samoin varmistettiin, että Lapin läänin ja ruotsinkielisten lukioiden

osuus on riittävä jatkoanalyysejä varten. Ositusperusteina käytettiin lääni- ja kunta-

tyyppijakoa. (Aiemmista arvioinneista poiketen ei tässä otannassa otettu huomioon

kuntien saamaan Euroopan yhteisön rakennerahastojen tukeen perustuvaa alueellis-

ta jakoa.) Muodostetuista ositteista poimittiin lukiot mukaan satunnaisesti. Lisäksi

varmistettiin, että mukaan tuli opiskelijamäärältään erikokoisia lukioita. Mikäli otantaan

osunut lukio oli ollut mukana syksyllä 2000 lukiolaisten kommunikaatiovalmiuksien

arvioinnissa, valittiin tähän otokseen järjestyksessä seuraava lukio. (Kuvio 2.)

Otokseen tuli kaikkiaan 66 lukiota, joista 10 antoi ruotsinkielistä opetusta. Rehtoreilta

saadun tiedon mukaan näissä lukioissa opiskeli kolmatta vuottaan yhteensä 4 837

opiskelijaa, joista 585 ruotsinkielisistä kouluista. Luku on noin 14 % lukioissa kol-

matta vuottaan opiskelevien opiskelijoiden arvioidusta kokonaismäärästä. (Kuvio 3.)

Liitteessä 1 on yksityiskohtaisempia tietoja päivälukioiden ja arvioinnin otoslukioiden

lukumääristä.

KUVIO 2. Suomen- ja ruotsinkielisten päivälukioiden alueellinen jakautuminen

koko maassa.

35

KUVIO 3. Suomen- ja ruotsinkielisten päivälukioiden alueellinen jakautuminen

otoksessa.

3.5.2 Toteutunut otos

Otos toteutui suunnitelman mukaisesti koulujen osalta (taulukko 10). Tilastointi-

käytännöistä johtuen ei kolmatta vuottaan opiskelevien opiskelijoiden tarkkoja mää-

riä eikä opiskelijoiden oppimäärien valintoja tiedetä tarkasti etukäteen. Tästä johtuen

joudutaan turvautumaan tietoihin, jotka koskevat lukion vuosina 1998–2000 suorit-

taneita opiskelijoita, kun pohditaan sitä, kuinka hyvin toteutunut otos edustaa perus-

joukkoa. Tässä joukossa ovat mukana myös muissa kuin päivälukioissa opiskelleet

eikä opiskelijoita ole jaoteltu opiskeluaikojensa mukaan.

36

TAULUKKO 10. Suunniteltu ja toteutunut otos.

Kaikki lukioiden ilmoittamat kolmannen vuoden opiskelijat eivät osallistuneet ko-

keeseen. Koetulokset saatiin 71 %:lta eli 3 414 opiskelijalta (2 963 suomenkielisistä

kouluista ja 451 ruotsinkielisistä kouluista). Arvioinnissa syntynyt 29 %:n opiskelija-

kato ei keskittynyt yksinomaan tietylle alueelle, vaan poissaolijoita oli lähes kaikissa

kouluissa. Kaikkiaan kaupunkikouluista opiskelijoita oli poissa enemmän kuin taaja-

ma- ja maaseutukouluista. Samoin Etelä-Suomen ja Oulun lääneissä poissaolijoita oli

jonkin verran keskimääräistä enemmän. Koulun koko ei näyttänyt olevan poissaoloja

selittävä tekijä. Ruotsinkielisissä kouluissa poissaolijoita oli hieman vähemmän kuin

suomenkielisissä kouluissa.

Opiskelijoiden poisjääntiä selittää osittain se, että oppimistuloksien arviointeja on

järjestetty lukiossa vasta muutaman kerran, joten kouluilla ei ollut tilanteeseen vakiin-

tuneita menettelytapoja eikä ennakkoon selvää käsitystä arvioinnin tarkoituksesta.

Lukiossa on paljon kokeita ja lisäksi lukion suorittamiseen sisältyy myös ylioppilas-

tutkinto. Opiskelijoille ei kokeesta ollut välitöntä henkilökohtaista hyötyä, joten hei-

dän motivaationsa osallistua kokeeseen ei aina ollut paras mahdollinen.

Toteutunut otos oli 10 % kaikista lukioissa kolmatta vuottaan opiskelevista opiskeli-

joista21

, mikä ylittää selvästi arviointimallissa mainitun 5 % määrän ikäluokasta (Opetus-

hallitus, 1988a).

Arvioinnista poisjääneiden opiskelijoiden fysiikan ja kemian opinnoista ei ole tietoa.

Lukion päättötodistuksen saaneita koskevien tilastojen eri määriä fysiikkaa ja kemiaa

opiskelleiden opiskelijoiden suhteelliset osuudet ovat pysyneet melko samanlaisina

vuosien 1998–2000 aikana. Fysiikan osalta 0–1 kurssia opiskelleiden osuus on ollut

lähes sama, kun taas kemian osalta 0–1 kurssia opiskelleiden osuus on lievästi kasva-

nut. Arviointiin osallistuneista opiskelijoista fysiikkaa ja kemiaa 0–1 kurssia opiskel-

leita on hieman vähemmän ja vastaavasti paljon22

opiskelleita enemmän kuin voisi

__________

21 Opetushallitus lähetti selvityspyynnön kahdeksaan lukioon, jossa kokeeseen oli osallistunut alle puolet

koulun ilmoittamista kolmannen vuoden opiskelijoista. Rehtoreilta saatua palautetta on käsitelty liitteessä 3.

37

olettaa kaikkien lukion suorittaneiden opiskelijoiden tietojen perusteella (kuviot 4 ja

5). Tilanne oli lähes samanlainen miehillä ja naisilla. Tämä paljon opiskelleiden oletet-

tua suurempi osuus voi parantaa kokeen tulosta. Liitteessä 2 on esitetty vastaavat

jakaumat huomioiden miesten ja naisten suorittamat kurssit. (Opetushallitus 1999c,

2000 ja 2002a.)

KUVIOT 4 ja 5. Vuosina 1998–2000 lukion päättötodistuksen saaneiden ja tähän

arviointiin (FYKE) osallistuneiden opiskelijoiden jakaumat. (k=kurssi)

__________

22 Fysiikan osalta yli kolme kurssia opiskelleet ja kemian osalta yli kaksi kurssia opiskelleet.

38

3.5.3 Otoksen jakaumatietoja

Otokseen osuneista 66 koulusta 10 oli ruotsinkielisiä. Ruotsinkielisiä kouluja oli vain

Etelä- ja Länsi-Suomessa (taulukko 11).

TAULUKKO 11. Otoskoulujen jakauma kuntatyypin ja kielen mukaan eri

lääneissä.

Kokeeseen osallistui yhteensä 3 414 opiskelijaa, mikä vastaa noin 10 %:tä perus-

joukkona olleiden lukiossa kolmatta vuottaan opiskelevien arvioidusta määrästä.

Otoksessa oli naisia 55 % ja miehiä 45 %23

. Suomenkielisissä kouluissa opiskeli 87 %

opiskelijoista ja loput ruotsinkielisissä kouluissa. Äidinkieleltään ruotsinkielisiä oli

koko otoksesta 12 % ja muunkielisiä 0,6 %. Noin 6 % opiskelijoista opiskeli pienissä

kouluissa (N = 11), keskisuurissa kouluissa (N = 31) 36 % ja suurissa kouluissa (N =

24) 58 % (taulukko 12).

__________

23 Lukuvuonna 1999–2000 päättötodistuksen saaneista 59 % oli naisia (Opetushallitus, 2002b).

39

TAULUKKO 12. Opiskelijoiden jakaumia lääneittäin sukupuolen, koulun kielen,

opiskelijan äidinkielen, kuntatyypin ja koulun koon mukaan.

Opiskelijoiden perusopetuksen päättötodistuksen fysiikan, kemian ja matematiikan

arvosanojen keskiarvot vaihtelivat 8,0–8,3. Miesten ja naisten arvosanojen keskiar-

vojen väliset erot olivat vähäiset. Matematiikan osalta sekä miesten että naisten keski-

arvo oli 8,3 ja kemiassa miesten 8,1 ja naisten 8,2. Ainoastaan fysiikassa miesten (8,2)

ja naisten (8,0) keskiarvojen ero oli tilastollisesti merkitsevä. Yksityiskohtaiset tiedot

ovat liitteenä 4.

Pitkän matematiikan opiskelijoita oli 43 %. Naisten enemmistö (67 %) opiskeli lyhyt-

tä matematiikkaa ja vastaavasti enemmistö miehiä (55 %) oli valinnut pitkän matema-

tiikan kurssit. Lukion päättövaiheessa lyhyttä matematiikkaa opiskelevista 21 % oli

lukioaikanaan suorittanut myös pitkän matematiikan kursseja. Nämä opiskelijat oli-

vat todennäköisesti vaihtaneet matematiikan valintansa lukioaikanaan.

40

Lähes kaikki koulut tarjosivat opiskelijoilleen pakollisten kurssien lisäksi vähintään

seitsemän fysiikan ja vähintään kolme kemian syventävää kurssia. Miehet suorittivat

enemmän sekä fysiikan että kemian kursseja. Fysiikan osalta ero on merkittävä: mie-

het suorittavat naisiin nähden kaksinkertaisen määrän fysiikan kursseja (taulukko 13).

TAULUKKO 13. Opiskelijoiden suorittamien fysiikan ja kemian kurssimäärien

keskiarvot.

Perusopetuksen fysiikan ja kemian arvosanojen ja lukiossa tehtyjen fysiikan ja kemi-

an valintojen välillä havaittiin selkeä yhteys. Peruskoulusta saatu arvosana näyttää

ennustavan lukiossa tehtäviä kurssivalintoja (kuviot 6 ja 7). Molempien oppiaineiden

välillä voidaan havaita, että perusopetuksen päättöarvosanan ollessa välttävä tai koh-

talainen (5 tai 6) opiskelijat suorittivat keskimäärin vain oppiaineiden pakolliset kurs-

sit. Kaikkiaan naiset suorittivat fysiikkaa ja kemiaa keskimäärin vähemmän kuin mie-

het. Lisäksi esimerkiksi kiitettävän (9) arvosanan saaneet naiset opiskelevat keski-

määrin saman verran fysiikkaa kuin tyydyttävän (7) arvosanan saaneet miehet. Naiset

eivät valitse opintoihinsa fysiikkaa ja kemiaa, vaikka heidän arvosanansa olisivat hy-

viä.

41

KUVIO 6. Opiskelijoiden fysiikan kurssivalintojen ja peruskoulun fysiikan

päättöarvosanan välinen yhteys. (N(miehet) = 1 514, N(naiset) = 1 827, tiedot

puuttuvat 39 opiskelijalta).

KUVIO 7. Opiskelijoiden kemian kurssivalintojen ja peruskoulun kemian

päättöarvosanan välinen yhteys. (N(miehet) = 1 508, N(naiset) = 1 828, tiedot

puuttuvat 78 opiskelijalta).

42

Aineiston käsittelyä varten opiskelijoiden suoritukset jaettiin ryhmiin toisaalta opis-

kelijan suorittamien fysiikan ja toisaalta kemian opintojen mukaisesti. Fysiikkaa vä-

hän opiskelleet olivat opiskelleet 0–1 kurssia, jonkun verran opiskelleet olivat opis-

kelleet 2–3 kurssia ja paljon opiskelleet olivat opiskelleet vähintään 4 kurssia fysiik-

kaa. Kemiaa vähän opiskelleet olivat opiskelleet 0–1 kurssia, jonkun verran opiskel-

leet olivat opiskelleet 2 kurssia ja paljon opiskelleet olivat opiskelleet vähintään 3

kurssia kemiaa. Naisista noin 70 % oli opiskellut vain vähän fysiikkaa ja noin 17 %

paljon. Kemian osalta vastaavat luvut ovat 67 % ja 20 %. Miehistä yli puolet (noin 54

%) oli opiskellut paljon fysiikkaa ja 37 % oli opiskellut paljon kemiaa. Kaikista opis-

kelijoista noin viidesosa on opiskellut sekä fysiikkaa että kemiaa paljon ja molempia

oppiaineita vähän opiskelleita on runsas kaksi viidesosaa. (Taulukko 14.)

TAULUKKO 14. Opiskelijoiden jakaumat opiskeltujen fysiikan ja kemian

kurssien mukaisesti. (Tiedot puuttuvat 16 opiskelijalta.).

Suomen- ja ruotsinkielisissä kouluissa on valittu fysiikan ja kemian kursseja

samantyyppisesti. Ruotsinkielisissä kouluissa miehet opiskelivat suhteellisesti hieman

enemmän fysiikkaa ja kemiaa kuin miehet suomenkielisissä kouluissa. Toisaalta taas

suomenkielisissä kouluissa suurempi osa naisista opiskeli fysiikkaa ja kemiaa kuin

ruotsinkielisissä kouluissa. Yksityiskohtaiset tiedot ovat liitteenä 5.

3.6 Luotettavuus

Kaikki otokseen osuneet koulut osallistuivat arviointiin. Kuitenkin osa rehtorien

ilmoittamista lukiossa kolmatta vuottaan opiskelevista opiskelijoista jäi pois arvioin-

tiin liittyvästä kokeesta. Tästä huolimatta arviointiin osallistuneet opiskelijat edusti-

vat noin 10 %:a koko ikäluokasta. Vähän, jonkin verran ja paljon fysiikkaa ja kemiaa

suorittaneiden suhteelliset osuudet olivat lähes samat kuin vastaavat osuudet vuosien

1998–2000 aikana päättötodistuksen saaneiden opiskelijoiden joukossa. Fysiikkaa ja

kemiaa vähän opiskelleita samoin kuin naisia otoksessa oli jonkin verran vähemmän

kuin perusjoukossa. Toteutunut otos säilyi alueellisestikin edustavana. Otosta ja to-

teutunutta otosta kuvaillaan tarkemmin luvuissa 3.5.1 ja 3.5.2.

43

Kokeen järjestelyissä kiinnitettiin erityistä huomiota siihen, että käytännön toteutus

eri kouluissa olisi yhdenmukainen. Lukukauden alussa rehtoreille ja opettajille lähe-

tettiin kokeen järjestelyjä koskevat alustavat ohjeet, ja yksityiskohtaisemmat

koevihkojen mukana. Opiskelijat saivat tietää arvioinnista aikaisintaan kaksi viikkoa

ennen koetta, ja he tulkitsivat kokeessa saamansa suulliset ja kirjalliset ohjeet. Otos-

koulujen opettajista 70 % oli sitä mieltä, että kokeeseen liittyvät suoritusohjeet olivat

selvät tai erittäin selvät. 55 % opettajista katsoi, että arviointiin liittyvä koe vei sopi-

vasti lukion työaikaa.

Kokeen laati asiantunteva ryhmä fysiikan ja kemian opettajia. Myös asiantuntijaryh-

män jäsenet edustivat laajaa oppiaineen kokemusta ja ammattipätevyyttä. Koe sisälsi

oppiaineen keskeisiä perusasioita, joten suurimpaan osaan tehtäviä pystyi vastaamaan

jo perusopetuksen tietojen pohjalta. Osa tehtävistä oli sellaisia, joiden ratkaisemiseen

tarvittiin myös fysiikan ja kemian syventäviä opintoja. Tehtävät esitestattiin neljässä

harkinnanvaraisesti valitussa koulussa, ja esikokeen tulokset otettiin huomioon varsi-

naista koevihkoa laadittaessa. Noin puolet otoskoulujen opettajista oli sitä mieltä,

että kokeen tehtävät sopivat joko hyvin tai erittäin hyvin fysiikan ja kemian opetuk-

selle lukion opetussuunnitelman perusteissa asetettuihin vähimmäisvaatimuksiin.

Fysiikan ja kemian enimmäisvaatimuksiin tehtävät eivät opettajien mielestä sopineet

yhtä hyvin. Tämä on ymmärrettävää, sillä koetta laadittaessa lähtökohdaksi otettiin

oppiaineiden pakolliset kurssit. (Kuvio 8.)

KUVIO 8. Kokeen tehtävien sopivuus opetussuunnitelman perusteiden

tavoitteisiin.

44

Otoskoulujen opettajien näkemys arviointiin liittyvän kokeen sopivuudesta oli pää-

osin positiivinen.

Fysiikkaa ja kemiaa paljon opiskelleille tehtävät sopivat noin 60 %:n mielestä hyvin

tai erittäin hyvin. Noin 40 % opettajista katsoi tehtävien sopivan hyvin tai erittäin

hyvin fysiikkaa ja kemiaa vähän opiskelleille. (Kuvio 9.)

KUVIO 9. Kokeen tehtävien sopivuus eri määriä fysiikkaa ja kemiaa opiskelleille.

Monivalintaosioiden käyttö lisäsi arvioinnin objektiivisuutta. Tuottamistehtävien osalta

varmistettiin arvioinnin yhdenmukaisuus sensoroimalla uudelleen satunnaisesti poi-

mittu otos opiskelijoiden koesuorituksista.

Opiskelijoiden tulokset paranivat johdonmukaisesti opiskeltujen kurssien määrän kas-

vaessa. Tässä mielessä tulokset olivat loogisia: vähän opiskelleet osasivat vähemmän

kuin enemmän opiskelleet. Opiskelijoilta kysyttiin heidän suorittamiensa fysiikan ja

kemian kurssien keskimääräisiä arvosanoja. Nämä keskimääräiset arvosanat olivat

samansuuntaisia kuin opiskelijan menestyminen kokeessa, mutta yhteys ei ollut täy-

sin yksikäsitteinen. Heikkoja arvosanoja saaneet saattoivat menestyä kokeessa hyvin

ja päinvastoin.

Koetehtävien sisäistä yhdenmukaisuutta ilmaiseva Cronbachin α-kerroin oli koko

tehtäväsarjassa 0,91. (Fysiikan tehtävien osalta kerroin oli 0,81, kemian tehtävien osalta

0,79 ja yhteisten tehtävien osalta 0,71.) Kokeen tehtävät mittasivat siis yhtenäisesti

samaa asiaa. Kokeen yksittäisten tehtävien korrelaatiot koko testiin fysiikan, kemian

ja yhteisten tehtävien osalta on esitetty liitteessä 9.

45

4 TULOKSET

4.1 Fysiikan ja kemian osaaminen

Fysiikkaa ja kemiaa osattiin keskimäärin kohtalaisesti. Koko kokeen keskiarvo oli 66

pistettä eli 46 prosenttia maksimista (maksimipistemäärä 144) ja keskihajonta 20 pis-

tettä. Jakauma on hieman vino oikealle (vinous 0,64) ja korkeampi kuin normaali-

jakauma (huipukkuus 0,28). Tämä tarkoittaa sitä, että opiskelijajoukossa oli paljon

juuri keskiarvon alapuolella olevia pistemääriä saaneita, parhaiten menestyneitä opis-

kelijoita oli enemmän ja vastaavasti erittäin huonosti menestyneitä opiskelijoita oli

vähemmän kuin jos tulos jakautuisi normaalisti. (Kuvio 10.)

KUVIO 10. Koko kokeen summapistemäärän jakauma.

Osaamisen yleistason havainnollistamiseksi opiskelijoiden tulokset jaettiin kymme-

neen luokkaan (kuvio 11). Tulkinnoissa on huomattava, että arvioinnin tarkoituksena

oli ensisijaisesti selvittää fysiikan ja kemian keskimääräistä osaamista, joten kokeen

perusteella ei tästäkään syystä voi antaa esimerkiksi arvosanasuosituksia.

Hyväksyttävään suoritukseen vaadittavan tason määrittelyyn vaikuttavat opiskelijoi-

den suoritusten lisäksi myös kokeen tehtävät ja se, kuinka paljon opiskelijat ovat opis-

kelleet fysiikkaa ja kemiaa. Lukion kurssien sisällöt laaditaan opetussuunnitelmien

perusteella, mutta lukiota varten ei ole julkaistu arviointikriteerejä. Tässä raportissa

tarkoituksena on kuvata sitä, miten opiskelijat osasivat kokeen tehtäviä ottamatta kantaa

siihen, mitkä suorituksista voitaisiin katsoa hylätyiksi tai hyväksytyiksi. Seuraavassa

käytetään luokittelua heikko, kohtalainen, hyvä ja erinomainen24

. Kokeessa oli useita valinta-

__________

24 Eri luokissa ratkaisuprosentit (rp) ovat: heikko (rp ≤ 40 %), kohtalainen ( 40 % < rp ≤ 60 %), hyvä

( 60 % < rp ≤ 80 %) ja erinomainen (rp > 80 %).

46

tehtäviä, joihin oli mahdollista vastata oikein arvaamalla. Tästä johtuen hyvin heikko-

ja tuloksia ei juuri ole25

. Kaikkiaan noin 41 % opiskelijoista suoriutui kokeesta hei-

kosti ja vain noin kaksi prosenttia ylsi erinomaiseen suoritukseen, johon tässä vaadit-

tiin 80 % maksimipistemäärästä.

KUVIO 11. Kokeen luokitellut ratkaisuprosentit. (N = 3 414).

Tulokset sukupuolittain

Koko kokeen keskimääräinen ratkaisuprosentti miesten osalta oli 50 % ja naisten

43 %, vastaavasti keskihajonnat olivat 16 % ja 12 % (kuvio 12)26

. Havaittu seitsemän

prosenttiyksikön ero oli tilastollisesti erittäin merkitsevä. Miesten ja naisten tulosten

ero oli kuitenkin siinä mielessä näennäinen, että miesten ja naisten ryhmät poikkesi-

vat toisistaan muutenkin kuin sukupuolen osalta. Miesten ja naisten kurssivalinnat

poikkesivat toisistaan. Fysiikan ja kemian valinnoilla ja kokeen ratkaisuprosentilla oli

yhteistä vaihtelua noin kolmasosa.

__________

25 Pelkästään arvaamalla oli kokeessa mahdollista saada keskimäärin 14 % maksimipisteistä.

26 Opiskelijamääristä löytyy tietoa kappaleessa 3.5.3 Otoksen jakaumatietoja.

47

KUVIO 12. Luokitellut ratkaisprosentit sukupuolittain. (N(miehet) = 1 532,

N(naiset) = 1 866.)

Tulokset alueittain

Lääneittäin ja kuntatyypeittäin tulokset vaihtelivat vain muutaman prosenttiyksikön

verran, vaihteluväli oli 44–48 % (taulukot 15 ja 16). Etelä- ja Länsi-Suomen läänien

tulosten välinen ero oli kuitenkin tilastollisesti erittäin merkitsevä. Vastaavasti kau-

punkimaisten ja taajaan asuttujen kuntien koulujen tulosten ero oli tilastollisesi mer-

kitsevä. Eri läänien ja eri kuntatyyppien kouluissa oli sekä huonosti että hyvin menes-

tyneitä opiskelijoita.

TAULUKKO 15. Koko kokeen ratkaisuprosentit lääneittäin.

TAULUKKO 16. Koko kokeen ratkaisuprosentit kuntatyypeittäin.

48

Tulokset kieliryhmittäin

Ruotsinkielisissä kouluissa opiskelevien opiskelijoiden tulokset (41 %) olivat

heikommat kuin suomenkielisissä kouluissa opiskelevien (47 %). Ero oli tilastollisesti

erittäin merkitsevä. Ruotsinkielisissä kouluissa opiskelevien miesten koko kokeen

keskimääräinen ratkaisuprosentti oli 44 % ja suomenkielisissä kouluissa opiskelevien

miesten 51 %. Naisten vastaavat ratkaisuprosentit olivat 39 % ja 43 %. Ruotsinkielis-

ten koulujen opiskelijoiden ratkaisuprosentit vaihtelivat 19–79 % (kuvio 13).

KUVIO 13. Ruotsinkielisten koulujen opiskelijoiden koko kokeen luokitellut

tulokset.

Tulokset fysiikan ja kemian kurssivalintojen mukaan

Fysiikkaa paljon opiskelleet ratkaisivat keskimäärin 58 % kokeen tehtävistä, jonkin

verran opiskelleet 43 % ja vähän opiskelleet 37 %. Kemian opintojen mukaan jaettu-

jen ryhmien keskimääräiset ratkaisuprosentit olivat 58 %, 46 % ja 40 %.

Opiskelijoiden suoritukset jaettiin sekä opiskelijan fysiikan että kemian opintojen

mukaisesti kolmeen ryhmään. (Ryhmäjakoa on selvitetty luvussa 3.5.3 Otoksen

jakaumatietoja). Eri ryhmien tulosten jakaumissa on yhteistä se, että hyvin heikkoja

tuloksia oli vähän. Tämä johtunee siitä, että kokeessa oli useita valintatehtäviä, joihin

oli mahdollista vastata arvaamalla. Kokeessa oli myös tuottamistehtäviä, ja siksi kor-

keimpia ratkaisuprosentteja ei voinut saada pelkästään arvaamalla, joten tulosten

jakaumat ovat oikealle vinoja. Oppiaineiden kursseja paljon suorittaneet menestyivät

kokeessa keskimäärin muita paremmin, mikä olikin odotettavissa (kuviot 14 ja 15).

Oppiaineita vähän ja paljon opiskelleiden ryhmien tulosten jakaumat noudattavat

normaalijakaumaa melko hyvin. Jonkin verran fysiikkaa/kemiaa opiskelleiden jakaumat

49

poikkeavat selvästi normaalijakaumasta, mihin lienee selityksenä se, että opiskelijat

olivat opiskelleet sekä fysiikkaa ja kemiaa eri määriä (esimerkiksi jonkin verran kemi-

aa opiskelleiden ryhmässä oli eri määriä fysiikkaa opiskelleita). Näiden alaryhmien

tulosten jakaumat näkyvät jakaumien epäsäännöllisyyksiä.

KUVIO 14. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden koko kokeen

luokiteltujen ratkaisuprosenttien jakaumat. Kunkin käyrän alle jäävä pinta-ala

vastaa 100 prosenttia.

KUVIO 15. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden koko kokeen

luokiteltujen ratkaisuprosenttien jakaumat. Kunkin käyrän alle jäävä pinta-ala

vastaa 100 prosenttia.

50

Suurin osa naisista oli opiskellut vähän fysiikkaa ja kemiaa (fysiikkaa 70 % ja kemiaa

67 % naisista) ja vastaavasti miesten joukossa oli enemmän niitä, jotka olivat opiskel-

leet näitä oppiaineita paljon (fysiikkaa 54 % ja kemiaa 37 % miehistä). Miesten ja

naisten koko kokeen tulosten ero oli pieni tai sitä ei ole, jos tuloksia tarkastellaan

ottamalla huomioon opiskelijoiden fysiikan ja kemian opinnot (kuviot 16 ja 17). Suu-

rimmat erot olivat jonkin verran ja paljon kemiaa opiskelleiden miesten ja naisten

välillä.

KUVIO 16. Miesten ja naisten ratkaisuprosentit koko kokeessa fysiikan

opintojen mukaan.

KUVIO 17. Miesten ja naisten ratkaisuprosentit koko kokeessa kemian opintojen

mukaan.

51

Miesten ja naisten kokeen keskimääräiset ratkaisuprosentit olivat lähes samat, kun

opiskelijoiden suoritukset jaettiin yhdeksään ryhmään sen mukaan, kuinka paljon

opiskelijat olivat opiskelleet fysiikkaa ja kemiaa (kuvio 18). Ryhmässä, jossa opiskeli-

jat olivat opiskelleet fysiikkaa jonkin verran, kokeen ratkaisuprosentti ei parantunut

kemian lisäopintojen myötä samalla tavoin kuin fysiikkaa vähän tai paljon opiskelleiden

ryhmissä. Fysiikkaa vähän ja paljon lukeneiden ryhmissä ratkaisuprosentti oli sitä

korkeampi, mitä enemmän kemiaa oli opiskeltu. Erot olivat kuitenkin vähäisiä.

KUVIO 18. Opiskelijoiden ratkaisuprosentit koko kokeessa, kun otetaan

huomioon opiskelijoiden suorittamat fysiikan ja kemian kurssit.

4.2 Tietoa kouluista

4.2.1 Koulukohtaiset tulokset

Koulun osaamista voidaan kuvata sen opiskelijoiden keskimääräisellä ratkaisu-

prosentilla. Koulujen ratkaisuprosenttien keskiarvot vaihtelivat 36–57 %. Jakauman

keskihajonta oli 5 prosenttiyksikköä, eikä tulosten jakauma poikkea juurikaan

normaalijakaumasta (vinous – 0,05 , huipukkuus – 0,51). Kokeeseen osallistuivat lu-

kion päättövaiheessa olevat opiskelijat, joten osallistujia oli koulusta riippuen

vähimmillään 9 ja enimmillään 164 opiskelijaa. Koulujen tulokset poikkesivat toisis-

taan tilastollisesti erittäin merkitsevästi. Koulu selittää tulosten vaihtelusta noin 9 %.

Suomenkielisten koulujen keskimääräinen ratkaisuprosentti oli 47 % ja ruotsinkielis-

ten koulujen 41 %. Ero on tilastollisesti erittäin merkitsevä.

52

Kuviossa 19 esitetään koulujen tulokset ryhmiteltynä koulun koon mukaisesti. Kuvi-

oon on lisäksi merkitty kunkin koulun tuloksen 95 %:n luottamusväli.

KUVIO 19. Koulujen keskimääräiset ratkaisuprosentit sekä niiden 95 %:n

luottamusvälit. Koulut on luokiteltu koon mukaan: pienet koulut (alle 100

opiskelijaa), keskisuuret (100–299 opiskelijaa) ja suuret (yli 299

opiskelijaa).

Opiskelijoiden fysiikan ja kemian kurssivalinnat vaihtelivat koulusta toiseen.

Opiskeltujen fysiikan kurssien keskiarvo oli vähimmillään 1,6 ja enimmillään 5,4 kurssia.

Vastaavasti suoritettujen kemian kurssien keskiarvot vaihtelivat 1,1–2,6. Koulun koolla

ei ollut selkeää yhteyttä kokeessa menestymiseen tai suoritettujen fysiikan ja kemian

kurssien määrään. Yksityiskohtaisempia tietoja on liitteessä 6.

4.2.2 Kouluja ja opetusta koskevaa taustatietoa

Opetuksen järjestämisen kuvaus perustuu yhteensä 66 rehtorin ja 151 fysiikan ja ke-

mian opettajan antamiin tietoihin. Noin puolet opettajista vastasi myös mukana ollei-

siin avokysymyksiin, joissa tiedusteltiin käsityksiä opettajien täydennyskoulutuksesta

ja arviointiin liittyvästä kokeesta.

Otokseen osuneista lukioista yhdeksällä oli valtioneuvostolta saatu erityinen tehtävä.

Nämä lukiot, yhtä lukuun ottamatta, saivat erillistä rahoitusta erityistehtävänsä to-

teuttamiseen. Erityistehtävinä mainittiin urheilu, taidekasvatus, vieraat kielet ja luon-

nontieteet. Muulla tavoin painotettiin 16 lukiossa mm. muotoilua, eri urheilulajeja,

ilmaisutaitoaineita, ympäristökasvatusta ja viestintää. Otoslukioista 43 toteutti erilai-

sia projekteja tai niillä oli luonnontieteisiin liittyvää yhteistyötä muiden tahojen kans-

sa. LUMA-projektissa oli jollain tavalla mukana 12 koulua, ja 16 koululla oli yhteis-

53

työtä lähellä sijaitsevien korkeakoulujen kanssa. Tutustumisvierailuun sisältyi usein

laboratoriotilojen käyttömahdollisuus. Ulkomaisia projekteja oli yhdeksällä otokseen

osuneella lukiolla. Näistä projekteista mainittiin Comenius-, Solis- ja Globe-projek-

tit. Koulujen omat projektit liittyivät esimerkiksi Internetin käyttöön opiskelun yhte-

ydessä, kestävään kehitykseen tai lähivesien tutkimukseen.

Fysiikan ja kemian kurssitarjonta

Koska lukion valtakunnallisesta tuntijaosta voidaan myöntää poikkeuksia, kaikki lu-

kiot eivät noudattaneet samaa tuntijakoa. Kahdesta otokseen osuneesta lukiosta opis-

kelija voi valmistua opiskelematta yhtäkään luonnontieteellistä oppiainetta (biologia,

maantiede, fysiikka ja kemia). Valtakunnallisesta tuntijaosta poikkeavaa tuntijakoa

noudattavissa lukioissa tavallisempi ratkaisu oli, että opiskelija voi halutessaan jättää

opinto-ohjelmastaan pois yhden luonnontieteellisen oppiaineen pakolliset kurssit.

Fysiikan ja kemian pakollisia kursseja järjestettiin lukuvuonna 2001–2002 lukiosta

riippuen yhdestä seitsemään kertaa. Vähimmillään kurssille osallistui 5 opiskelijaa ja

enimmillään 40. Keskimäärin pakollisella kurssilla oli 26 opiskelijaa.

Fysiikan ja kemian syventävien kurssien tarjonta noudatti suurelta osin valtakunnal-

lista tuntijakoa. Otokseen osuneista kouluista vain viisi tarjosi vähemmän kuin seitse-

män fysiikan ja vähemmän kuin kolme kemian syventävää kurssia. Näistä lukioista

kolme oli pieniä ja yhdessä noudatettiin valtakunnallisesta tuntijaosta poikkeavaa tunti-

jakoa. Otokseen osuneista lukioista 85 % tarjosi enemmän kuin kahdeksan fysiikan ja

enemmän kuin neljä kemian kurssia. 16 lukion opinto-oppaassa kuvattiin enemmän

syventäviä tai soveltavia kursseja, kuin opiskelijoille tarjottiin valittaviksi27

. Toisaalta

yhdeksässä lukiossa tarjottiin kursseja enemmän, kuin opinto-oppaassa oli kuvattu.

Tarjottujen kurssien toteutuminen ei kaikissa lukioissa ollut vielä syksyllä varmistu-

nut, sillä luokattomassa lukiossa opiskelija voi tehdä lukukauden aikanakin muutok-

sia opintosuunnitelmaansa. Fysiikan kertauskurssia tarjosi 51 lukiota (12 lukiossa

kurssin nimenä oli ”Matemaattinen fysiikka”), fysiikan työkurssia 32 lukiota, elektro-

niikan kurssia 9 lukiota ja tähtitieteen kurssia samoin 9 lukiota. Jotain muuta fysiikan

kurssia tarjottiin 10 lukiossa. Esimerkkejä näistä ovat ympäristöfysiikan, lääketieteel-

lisen fysiikan ja teoreettisen fysiikan kurssit samoin kuin erilliset kursseina toteutettavat

projektit. Kemian kertauskurssia tarjottiin 29 lukiossa ja kemian työkurssia 37 lukios-

sa. Orgaanisen kemian jatkokurssia tarjosi 8 lukiota, biokemian kurssia tarjosi 3 luki-

ota ja jotain muuta kemian syventävää tai soveltavaa kurssia tarjottiin 8 lukiossa. Näistä

esimerkkeinä ovat ympäristökemian kurssi, elämän kemia, värejä luonnosta kurssi

sekä teoreettisen tai matemaattisen kemian kurssit. Muutamissa lukioissa tarjottiin

fysiikan ja kemian yhteistä työkurssia tai jotain muuta luonnontieteellisiä oppiaineita

yhdistäviä kursseja. Vuonna 1996 tehdyn, noin sataa lukiota koskeneen selvityksen

mukaan 22 % lukioista ei tarjonnut fysiikan ylimääräisiä kursseja, vastaava osuus ke-

mian osalta oli 17 % (TT ja MAOL, 1996).

__________

27 Opinto-oppaassa ei aina ollut kurssin yhteydessä mainintaa siitä, kuinka usein kurssia oli tarkoitus tarjota.

54

Opetustilat ja -välineet

Noin kolmannes rehtoreista kertoi, että välineistä on akuutti pula, ja vain noin

10 %:n mielestä välinetilanne on erittäin hyvä. Opettajien näkemys fysiikan ja kemian

opetusvälineistä oli samansuuntainen: kolmasosan mielestä välineitä on liian vähän.

Rehtoreista 60 % oli sitä mieltä, että fysiikan ja kemian opetustilat ja -välineet ovat

korkeintaan keskinkertaiset ja loput katsoivat tilojen ja välineiden olevan hyviä tai

erinomaisia. Puolet opettajista arvioi, että opetusvälineiden taso on keskinkertainen,

ja vain noin kolmen prosentin mielestä taso on erinomainen. Oppilastyövälinesarjoja

ei ollut käytössä monessakaan lukiossa: yli 10 oppilastyövälinesarjaa oli käytössään

7:llä fysiikan ja 10:llä kemian opettajalla. Tilanne ei ole juurikaan muuttunut vuodesta

1996, jolloin vain noin kolmanneksella opettajista oli käytettävissään riittävästi ope-

tus- ja havaintovälineitä, 57 % opettajista ilmoitti, ettei havaintovälineitä ollut riittä-

västi kaikille opiskelijoille ja yleisesti ottaen laboratorio- ja muiden opetusvälineiden

taso oli huono (TT ja MAOL, 1996).

Fysiikan ja kemian opetuksen yhteydessä 87 % opettajista käytti ainakin jonkin ver-

ran Internet-yhteyttä ja noin 80 %:lla opettajista oli käytössään opetuksen yhteydessä

riittävästi tai jopa runsaasti koulun tarjoamia luonnontieteellisiä käsikirjoja tai muita

alan teoksia.

Opettajien taustatiedot

Opettajista 55 % oli miehiä. Lehtoreita oli vastaajista 84 %, päätoimisia tuntiopettajia

13 % ja loput olivat sivutoimisia tuntiopettajia. 85 % opettajista oli joko vakinaisia tai

nimitetty toistaiseksi. Lähes kaikilla opettajilla (99 %) oli muodollinen kelpoisuus

hoitamaansa tehtävään. Alle kymmenen vuotta opettajana oli työskennellyt 27 %

opettajista, ja 15 % oli ollut opetustyössä yli 30 vuotta.

Opetettavien aineiden yhdistelmistä suosituimmat olivat fysiikka ja matematiikka sekä

fysiikka, kemia ja matematiikka. Ainoastaan noin 10 % opettajista opetti vain fysiik-

kaa ja/tai kemiaa. Tiedot antaneista 150 opettajasta neljäsosa opetti fysiikan, kemian

ja matematiikan lisäksi biologiaa, filosofiaa, liikuntaa, tähtitiedettä, ympäristöasioita

tai hoiti opinto-ohjaajan tehtäviä. (Kuvio 20.)

55

KUVIO 20. Otoskouluissa opetettavat aineyhdistelmät.

Opettajilla oli usein pääaineopintojensa laudatur-opintojen lisäksi cum laude-arvosa-

na kahdesta muusta opetettavasta oppiaineesta. Kemiaa opettavista opettajista lähes

viidesosalla oli kemiasta vain approbatur-opinnot (kuvio 21).

KUVIO 21. Opettajien aineopintojen arvosanat.

56

Opettajien täydennyskoulutus

Koulut tarjosivat fysiikan ja kemian opettajilleen täydennyskoulutusta eri tavoin. Hie-

man yli 60 %:lla kouluista mahdollisuudet tarjota täydennyskoulutusta olivat enin-

tään keskinkertaiset ja hieman vajaa 40 % pystyi tarjoamaan hyvät mahdollisuudet

täydennyskoulutukseen.

Opettajien täydennyskoulutukseen käytettävissä olevien rahojen määrä näytti riippu-

van kunnasta. Toisissa kunnissa käytettävissä oli riittävästi koulutusrahoja, toisissa

niitä oli niukasti: vastauksien mukaan eräissä kouluissa täydennyskoulutukseen käy-

tettävissä oli noin 170 euroa (1 000 mk) opettajaa kohden, jossain koulussa 29 opet-

tajaa varten oli varattu 1 330 euroa (8 000 mk) vuosittain. Matemaattisten aineiden

tilaselvityksen mukaan koulut olivat varanneet opettajien täydennyskoulutusta varten

15–330 euroa (90–2 000 mk) opettajaa kohden (TT ja MAOL, 1996). Opettajien

koulutushalukkuuteen vaikutti se, että sijaisten saaminen ja palkkaaminen oli ongel-

mallista. Rahan ja sijaisten lisäksi koulutushalukkuuteen vaikuttivat koulun sijainti ja

opetuskieli. Yliopistopaikkakuntien lähellä olevista kouluista lähdettiin muita herkem-

min koulutukseen. Suuremman kysynnän vuoksi koulutusta järjestetään enimmäk-

seen suomenkielisenä, joten ruotsinkielisten koulujen opettajat eivät saaneet ruotsin-

kielistä täydennyskoulutusta. Koulut pyrkivät kuitenkin tukemaan opettajien täyden-

nyskoulutusta mahdollisuuksiensa mukaan.

4.3 Opiskelijoiden käsityksiä fysiikan ja kemianopiskelusta

Asenteet oppiaineita kohtaan

Opiskelijoiden käsitykset fysiikasta ja kemiasta poikkesivat kokonaisuudessaan vain

hieman neutraalista vaihtoehdosta negatiiviseen suuntaan. Vain miesten asenne fy-

siikkaan oli lievästi positiivinen. Mielenkiintoista oli havaita, että naisten käsitys fysii-

kan ja kemian hyödyllisyydestä yleensä on positiivisempi kuin heidän käsityksensä

näiden oppiaineiden hyödystä jatko-opintojen näkökulmasta. Lisäksi todettiin, että

suomen- ja ruotsinkielisten koulujen opiskelijoiden asennekeskiarvojen profiilit oli-

vat keskenään samanlaiset. Tuloksien yhteydessä havainnollisuuden vuoksi kaikki

asteikot esitetään skaalattuina niin, että positiivinen luku ilmaisee myönteistä asen-

netta28

. Kuvassa 22 havainnollistetaan miesten ja naisten asenneprofiileja, jotka on

muodostettu väittämistä koottujen ryhmien lasketuista keskiarvopistemääristä.

__________

28 Asennekyselyn alun perin viisiportainen skaala 1–5 on tulostuksissa muunnettu välille – 2 – +2, jossa

arvo 0 ilmaisee vaihtoehtoa ”Kantani on epävarma tai minulla ei ole selvää käsitystä.”

57

KUVIO 22. Opiskelijoiden suhtautuminen fysiikkaan ja kemiaan. N(miehet)

= 1 482, N(naiset) = 1 823.)

Väittämäryhmien koko opiskelijajoukon asennekeskiarvot hakeutuivat lähelle epä-

varmaa vaihtoehtoa, mutta jokaisessa ryhmässä oli väittämiä, joihin opiskelijat olivat

ottaneet selkeästi negatiivisen tai positiivisen kannan. Väittämäryhmissä vahvasti

negatiivispainotteisia olivat väittämät, jotka koskivat opiskelijan henkilökohtaista suh-

detta fysiikkaan tai kemiaan. Kumpaakaan oppiainetta ei pidetty helppona eikä haus-

kana. Ainoastaan fysiikan ja kemian vaikeutta käsittelevien väitteiden yhteydessä pal-

jon opiskelleiden naisten asenteet olivat havaittavasti miesten asenteita negatiivisempia.

Kuvissa 23 ja 24 on esimerkkinä esitetty yksittäisten väittämien asennekeskiarvot

fysiikan vaikeutta ja kemian hyötyä jatko-opintojen kannalta selvittävien väittämien

osalta. Kuvissa esitetään rinnakkain toisaalta miesten ja naisten asenneprofiilit ja toi-

saalta asenneprofiilit, kun opiskelijoiden asennetulokset lisäksi oli jaettu opiskeltujen

fysiikan/kemian kurssien mukaisiin ryhmiin. Näissä kuvapareissa toisessa erot ovat

naisten ja miesten välillä ja toisessa vähän opiskelleiden naisten ja miesten ja paljon

opiskelleiden naisten ja miesten välillä. Opiskeltujen kurssien määrien yhteys suhtau-

tumiseen näkyy selkeimmin fysiikan osalta siten, että suhtautuminen on sitä

myönteisempää, mitä enemmän oppiaineita on opiskeltu. Tulokset olivat samansuun-

taiset myös niiden väitteiden osalta, jotka kuvasivat kemian vaikeutta oppiaineena.

Opiskelijoiden asenneprofiilit fysiikasta ja kemiasta olivat tietyn väittämäryhmän osalta

varsin samanmuotoiset riippumatta siitä, miten opiskelijaryhmät muodostettiin: Mo-

lempien oppiaineiden naisten asennekeskiarvo oli miesten asennekeskiarvoa

negatiivisempi. Samoin vähemmän opiskelleiden asennekeskiarvo oli enemmän

opiskelleiden asennekeskiarvoa negatiivisempi. Yksittäisten kysymysten osalta mies-

ten ja naisten asennekeskiarvojen erot olivat melko pieniä, jos kurssivalinnat olivat

samat. Kuitenkin eri määriä opiskelleiden asennekeskiarvot voivat poiketa lähes kah-

den yksikön verran (esimerkiksi kysymykseen 28 fysiikkaa vähän opiskelleiden nais-

ten keskiarvo oli 1,4 ja paljon opiskelleiden miesten 3,3).

58

KUVIO 23. Opiskelijoiden käsitys siitä, kuinka vaikea oppiaine fysiikka on.

59

KUVIO 24. Opiskelijoiden käsityksiä kemian hyödystä jatko-opintojen suhteen.

Käsitykset oppiaineessa menestymiseen vaikuttavista tekijöistä

Opiskelijoilla oli yhtenäinen käsitys siitä, miten voisi menestyä koulussa fysiikan ja

kemian opinnoissa: Menestyminen ei ole kiinni hyvästä onnesta. Päästäkseen hyviin

tuloksiin on opiskeltava lujasti kotona. Nykyinen fysiikan ja kemian lukio-opetus ei

opiskelijoiden mielestä painotu liiaksi matemaattisiin menetelmiin. Opiskelijoiden

käsitykset nykyisestä fysiikan ja kemian opetuksesta olivat varsin samantyyppiset

suomen- ja ruotsinkielisissä kouluissa, miesten ja naisten sekä eri määriä opiskelleiden

joukossa. (Kuvio 25.)

60

KUVIO 25. Opiskelijoiden käsityksiä fysiikan ja kemian opetuksesta ja

opiskelusta. (N(kemia) = 3 340, N(fysiikka) = 3 353.)

Käsitykset eri oppiaineista

Fysiikka ja kemia eivät kuuluneet opiskelijoiden mieliaineisiin. Tytöt eivät juuri pitä-

neet fysiikasta eivätkä kemiasta. (Kuvio 26.)

KUVIO 26. Oppiaineista pitäminen. (0 vastaa tilannetta, että suhtautuminen

oppiaineeseen on neutraali.)

61

Käsitykset valintoihin vaikuttavista tekijöistä

Opiskelijoiden fysiikan ja kemian valintoihin vaikuttaneita tekijöitä selvitettiin kyselyllä,

johon vastattiin seitsenportaisella asteikolla29

. Fysiikan ja kemian valintoihin eivät

vaikuttaneet ystävien ja kaverien valinnat eivätkä vanhemmat tai sukulaiset. Vähän

oppiaineita opiskelleiden valintoja vastaan vaikuttivat oppiaineen vaikeus, oma kiin-

nostus ja omat kyvyt. Paljon opiskelleiden valintojen puolesta vaikuttivat heidän ko-

kemuksensa peruskoulusta, oma kiinnostus, ammatti- ja jatkokoulutus sekä omat kyvyt.

Vaikka fysiikkaa ja kemiaa valinneiden mielestä oppiaineiden vaikeus vaikutti kurssi-

valintoja vastaan, he olivat kuitenkin valinneet oppiaineet opinto-ohjelmaansa. Mies-

ten ja naisten profiilit ovat lähes samanlaiset, kun otettiin huomioon fysiikan ja kemi-

an valinnat. (Kuvio 27.)

KUVIO 27. Eri määriä fysiikkaa ja kemiaa opiskelleiden fysiikan ja kemian

kurssivalintoihin vaikuttaneita tekijöitä.__________

29 -3 = vaikuttanut erittäin vahvasti fysiikan/kemian valintaa vastaan, -2 = vaikuttanut vahvasti, -1 = vaikut-

tanut hieman, 0 = ei vaikuttanut kumpaankaan suuntaan, 1 = vaikuttanut hieman fysiikan/kemian valitsemi-

sen puolesta, 2 = vaikuttanut vahvasti, 3 = vaikuttanut erittäin vahvasti.

62

4.4 Osaaminen suhteessa taustatietoihin

Asenteet suhteessa osaamiseen

Asenteiden keskiarvot poikkesivat vain hiukan neutraalista vaihtoehdosta. Kuitenkin

pienetkin poikkeamat myönteiseen tai kielteiseen suuntaan ovat suuntaa antavia arvi-

ointiin osallistuneiden suuren määrän vuoksi. Paljon opiskelleet opiskelijat suhtautui-

vat oppiaineisiin lievästi myönteisesti. Kemiaa jonkin verran opiskelleiden miesten

myönteiseen suhtautumiseen fysiikkaan lienee syynä se, että tässä joukossa oli hie-

man yli puolet (52 %) fysiikkaa paljon opiskelleita. Kokeessa menestyminen ja asen-

teiden myönteisyys kytkeytyvät toisiinsa, vaikka ei olekaan selvää, kumpi on vaikutta-

nut toiseen. Opiskelijat, joiden suhtautuminen fysiikkaan ja kemiaan oli myönteistä,

menestyivät selkeästi paremmin kuin ne, joiden suhtautuminen oli kielteistä (kuviot

28 ja 29). Tulos on ymmärrettävä, sillä myönteinen suhtautuminen innostaa opiskele-

maan ja toisaalta saadessaan hyviä tuloksia opiskelijan on helpompi suhtautua

oppiaineiseen myönteisesti.

KUVIO 28. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden miesten ja naisten koko kokeen

ratkaisuprosentit sekä heidän keskimääräinen suhtautumisensa fysiikkaan ja

kemiaan.

63

KUVIO 29. Eri määriä kemiaa opiskelleiden miesten ja naisten koko kokeen

ratkaisuprosentit sekä heidän keskimääräinen suhtautumisensa fysiikkaan ja

kemiaan.

Lukion arvosanat suhteessa menestymiseen

Opiskelijoiden lukiossa saamien keskimääräisten fysiikan ja kemian kurssiarvosanojen

ja kokeessa menestymisen välillä oli yhteys. Vähän fysiikkaa ja vähän kemiaa

opiskelleiden naisten osalta yhteys oli yhtä selkeä kuin paljon fysiikkaa ja paljon kemi-

aa opiskelleilla naisilla. Korrelaatiokertoimet fysiikan arvosanojen ja menestymisen

välillä olivat vähän opiskelleille 0,43 ja paljon opiskelleille 0,42. Vastaavasti kertoimet

kemian arvosanojen osalta olivat 0,42 ja 0,32. Miesten tulosten yhteys lukion arvosa-

naan oli paljon fysiikkaa ja paljon kemiaa opiskelleille selkeämpi kuin molempia oppi-

aineita vähän opiskelleille. Vähän opiskelleille korrelaatiokertoimet arvosanojen ja

menestymisen välillä olivat fysiikassa 0,31 ja kemiassa 0,28. Paljon opiskelleille vas-

taavat korrelaatiokertoimet olivat 0,50 ja 0,49.

Opiskelijoiden lukiossa saatujen arvosanojen ja kokeessa menestymisen välistä yh-

teyttä selvittävät jakaumakuvaajat ovat liitteessä 7.

64

__________

30 Tehtävien jakoa on esitetty tarkemmin kappaleessa 3.3.2 Fysiikan ja kemian kokeen rakenne.

31 heikko tulos = ratkaisuprosentti ≤ 40 %, kohtalainen tulos = 40 % < ratkaisuprosentti ≤ 60 %, hyvä tulos =

60 % < ratkaisuprosentti ≤ 80 %, erinomainen tulos = ratkaisuprosentti > 80 %.

4.5 Miten tehtäviä osattiin?

Liitteessä 9 esitetään kunkin tehtävän kokonaisratkaisuprosentti sekä eri määriä fy-

siikkaa ja kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden keskimääräiset ratkaisuprosentit. Teh-

tävät on taulukoissa jaettu fysiikan, kemian sekä molempiin oppiaineisiin liittyviin

yhteisiin tehtäviin. Kaikkien opiskelijoiden keskimääräiset ratkaisuprosentit olivat

fysiikan tehtävien osalta 41 %, kemian 54 % sekä yhteisten tehtävien osalta 36 %.

Koe poikkesi tavallisesta koulukokeesta siten, että opiskelijat eivät etukäteen tienneet

koealuetta eivätkä olleet valmistautuneet kokeeseen. Tämä saattoi vaikuttaa siihen,

että opiskelijat vastasivat tuottamistehtäviin osin ylimalkaisesti: he eivät muistaneet

termejä tai niiden sisältöjä selkeästi ja heidän vastauksissaan oli epätarkkuuksia enem-

män kuin tavallisessa koulukokeessa. Toisaalta monet tehtävistä oli yksinkertaisia ja

pääosin sellaisia, että niihin saattoi löytää ratkaisun tai ainakin apua ratkaisuun

tehtävävihosta, miellekartasta tai matemaattisten aineiden taulukkokirjasta.

Opiskelijat eivät vastanneet kaikkiin tehtäviin. Erityisesti tuottamistehtäviin jätettiin

vastaamatta useammin kuin valintatehtäviin. Koevihkossa tuottamistehtävät olivat

loppuosassa, joten saattaa olla, että osa opiskelijoista tyytyi vain täyttämään nopeam-

min vastattavissa olevat valintatehtävät. Tuottamistehtävien vastaamattomuusprosentti

vaihteli tässä kokeessa 2–39 %. Tämä on samansuuntainen havainto kuin PISAn

luonnontieteellisten tehtävien osalta tehty: johtopäätöksistä kertomista edellyttävien

tehtävien osalta vastaamattomuusprosentti oli 23 % ja kaikkien luonnontieteellisten

tehtävien osalta 7 % (Välijärvi et. al. 2002, 66). Yleisen käytännön mukaisesti tässä

arvioinnissa opiskelijoiden tuloksia laskettaessa puuttuvat vastaukset arvioitiin nol-

lan pisteen arvoisiksi.

Seuraavassa muutamia kokeen tehtäviä kuvaillaan yksityiskohtaisemmin. Tehtävä-

ryhmien30

osalta kuvaillaan eri määriä opiskelleiden taitotasoja. Tätä varten opiskeli-

joiden suoritukset luokiteltiin heikoiksi, kohtalaisiksi, hyviksi tai erinomaisiksi31

. Kaikissa

tehtäväryhmissä paljon fysiikkaa tai paljon kemiaa opiskelleiden taitotaso on muita

parempi. Paljon fysiikkaa opiskelleiden taitotasot eivät juuri poikkea paljon kemiaa

opiskelleiden taitotasoista.

Miesten ja naisten koetulokset poikkesivat toisistaan vain muutaman prosenttiyksi-

kön verran, kun otettiin huomioon opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssien määrät.

Miesten ja naisten tuloksia ei esitellä erikseen.

65

4.5.1 Perussivistystehtävät

Fysiikan ja kemian perussivistystä mittaavat tehtävät jaoteltiin niiden vaativuuden

mukaisesti kolmeen ryhmään. Eri tehtäväryhmien keskimääräiset ratkaisuprosentit

olivat kaikkien opiskelijoiden osalta seuraavat: ilmiön tai käsitteen tunnistus erin-

omainen (83 %), päättely ja hallinta kohtalainen (48 %) ja erikoistiedot heikko (35 %).

Eri määriä fysiikkaa ja kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasoja esitellään kuvi-

oissa 30 ja 31.

Suurimmassa osassa ilmiön tai käsitteen tunnistusta edellyttävissä tehtävissä riitti

vastaukseksi selvitys, oliko esitetty väite oikein vai väärin. Heikoiten osattiin tehtä-

vää 26, jossa pyydettiin valitsemaan selitys sille, miksi ihminen palelee märissä vaat-

teissa. Vastausvaihtoehtojen b veden haihtuminen sitoo energiaa ja c vesi jäähtyy nopeammin

kuin ilma välinen valinta pelkän arkikokemuksen perusteella oli vaikeaa. Opiskelijois-

ta 49 % valitsi oikean vaihtoehdon b ja pystyi yhdistämään arkikokemuksen fysiikan

ja kemian tietoihin. Selkeästi väärän vaihtoehdon a vesi johtaa hyvin lämpöä valitsi 15 %

vastaajista.

Tunnistuksen lisäksi päättelyä ja edellistä syvällisempää käsitteiden ja ilmiöi-

den hallintaa edellyttävissä tehtävissä vähän oppiaineita opiskelleista vain vajaa 5 %

ylsi korkeintaan hyvään tulokseen. Paljon opiskelleista vajaa 50 % saavutti hyvän tai

erinomaisen tuloksen. Esimerkkeinä tämän ryhmän tehtävistä ovat kemiallisten ai-

neiden käyttöä (tehtävä 25), kemiallisten merkkien hallintaa (tehtävä 45), aineen sekä

avaruuden rakenneosien suuruusluokkia (tehtävä 46) ja kriittistä lukutaitoa (tehtävä

75) testaavat tehtävät.

Tehtävä 45 oli 9. luokan luonnontieteen oppimistulosten arvioinnista poimittu teh-

tävä (koe 1, tehtävä 20). Tässä arvioinnissa 77 % valitsi oikean vaihtoehdon merkinnän

10 H2O-tulkinnalle. Perusopetuksen päättövaiheen arvioinnissa oikeita vastauksia oli

74 %:lla vastaajista (Rajakorpi, 1999).

Tehtävää 46 oli tarkennettu perusopetuksen arvioinnin vastaavasta tehtävästä (koe

2b, tehtävä 1) ja lisäksi vastauslomakkeella tarkennettiin, että tarkoituksena oli asettaa

tehtävässä mainitut aineen ja avaruuden rakenneosat koon mukaan suuruus-

järjestykseen. Vastauksessa hyväksyttiin järjestykset kvarkki, elektroni, atomin ydin, vety-

atomi, vetymolekyyli, Kuu, Maa, Aurinko, Aurinkokunta, galaksi tai elektroni, kvarkki, ato-

min ydin, vetyatomi, vetymolekyyli, Kuu, Maa, Aurinko, Aurinkokunta, galaksi, sillä elektro-

nin ja kvarkin kokojärjestystä ei tiedetä. Ilman pisteitä jäi 13 % vastaajista ja 26 %

osasi järjestää kaikki rakenneosaset oikeaan järjestykseen. Tehtävän keskimääräinen

ratkaisuprosentti oli 59 %. Perusopetuksen arvioinnissa 32 % vastaajista jäi ilman

pisteitä (Rajakorpi, 1999).

Esimerkkeinä heikoimmin hallituista tähän ryhmään kuuluvista tehtävistä ovat tehtä-

vät 25 (ratkaisuprosentti 29 %) ja 75 (ratkaisuprosentti 14 %). Tehtävässä 25 oli

mahdollista päätellä oikea ratkaisu sulkemalla pois selvästi väärät vaihtoehdot, vaikka

ei olisikaan tiennyt, että typpikaasu on tehotonta, minkä vuoksi sitä käytetään

hapettuvien aineiden suojakaasuna. Tehtävässä 75 oli katkelmia erään laihdutus-

66

lääkkeen mainoksista. Tehtävässä piti arvioida lääkkeen vaikutustapojen mainontaa

sekä pohtia esitettyjen väitteiden perusteluja. 39 % opiskelijoista jätti tehtävän koko-

naan käsittelemättä. Vastanneista vain osa käsitteli molempia kohtia. Vastauksia ei

analysoitu tarkemmin. Esimerkkinä erään opiskelijan vastaus: ”Mielestäni koko tuote

vaikuttaa huijaukselta. Varsinkin kohta 4 epäilyttää: jos liuos on hapan, miten jauheesta

valmistetut kapselit voisivat maistua neutraalille suussa, kun sylki liuottaa niitä. Muut-

kaan väitteet eivät tunnu perustelluilta.” Kohdassa b kysyttiin mainoksessa mainitus-

ta ilmiöstä, joka on puhtaasti biologinen ja jossa ei tapahdu minkäänlaista kemiallista

reaktiota. Useat jättivät vastaamatta tai vastasivat jo a-kohdan yhteydessä. Monet vas-

tauksista osoittivat hämmennystä: ”En keksi sellaista esimerkkiä. Tuskin sitä on ole-

massa.” Jotkut olivat olleet löytävinään näitä ilmiöitä. Näistä esimerkkeinä ovat mm.

”Esimerkiksi ihmisen lämmönsäätely on puhtaasti biologinen tapahtuma, jossa eli-

mistö pyrkii säilyttämään homeostaasin eli tasapainon mm. hikoilun avulla.” , ”Ruo-

kailu on biologinen tapahtuma.”, ”Napautetaan vasaralla polveen.”

Loput perussivistystä mittaavista tehtävistä oli sellaisia, että niiden ratkaisemiseen

tarvittiin erikoistietoja, kuten mekaniikan lakien osaamista (tehtävät 29, 34, 38, 39),

kemialliseen sidokseen liittyviä tietoja (63, 66) tai peruskemian tietojen yhdistämistä

arkipäivän tilanteeseen (47, 68). Tämän tehtäväryhmän ratkaisuprosentti, 35 %, oli

perussivistystehtävien huonoin. Vain noin 20 % paljon opiskelleista ylsi hyviin tai

erinomaisiin suorituksiin. Lähes 90 % vähän opiskelleista ratkaisi tämän ryhmän teh-

tävät heikosti.

Mekaniikan valintatehtävien osalta opiskelijat eivät valinneet oikeita vaihtoehtoja ko-

vinkaan varmasti. Esimerkiksi tehtävässä 29 oikean vaihtoehdon c Auton liiketilan

muuttuessa autossa istuva henkilö pyrkii säilyttämään liiketilansa. valitsi 49 % opiskelijoista,

joten virheellisiä valintoja teki 51 % opiskelijoista. Lähes kolmasosa oli sitä mieltä,

että äkillisesti jarruttavassa bussissa istuva henkilö kallistuu eteenpäin, koska häneen

kohdistuu menosuuntaan vaikuttava voima. Tehtävän 38 suosituin (44 %) väärä vaih-

toehto oli Astronautti vetää näin itsensä aluksen luo. Mekaniikan lakien mukaisen oikean

vaihtoehdon Molemmat liikkuvat toisiaan kohti. valitsi puolet opiskelijoista.

Tehtävän 47 ratkaisuprosentti oli keskimäärin 54 %. Täydet 7 pistettä sai vain noin 3

% opiskelijoista Tehtävässä tuli tulkita valkaisuaineen tuoteselosteessa mainittujen

aineiden kemiallisia ominaisuuksia sekä valita annetuista varoitusmerkeistä

valkaisuainepakkaukseen soveltuvimmat. (Varoitusmerkit löytyvät matemaattisten

aineiden taulukkokirjasta, joka opiskelijoilla sai olla kokeessa mukana.) Tehtävän 68

tulos on hyvin heikko (18 % ). 54 % vastanneista sai tehtävästä nolla pistettä. Tehtä-

vässä piti tunnistaa luonnonvesissä esiintyvien ionien kaavoja ja tietää, mitkä ioneista

aiheuttavat vesistöjen rehevöitymistä. Periaatteessa tehtävään voi vastata

perusopetuksen tietojen nojalla, sillä aihepiiriltään se kuuluu perusopetuksen opetus-

suunnitelmaan.

Tehtävän 74 ratkaisuprosentti, 15 %, noudatti muiden tuottamistehtävien linjaa. Noin

joka kolmas jätti vastaamatta tähän maailmankaikkeuden ja atomiytimen rakennetta

koskevaan kysymykseen ja vastanneista lähes joka toinen sai vastauksestaan nolla

pistettä. Tehtävä oli kevään 1985 reaalikokeen yleisen fysiikan kysymyksenä.

67

KUVIO 30. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot

perussivistystä mittaavissa tehtävissä.

KUVIO 31. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot

perussivistystä mittaavissa tehtävissä.

68

Opiskelijat osoittivat tunnistavansa joitain fysiikkaan ja kemiaan liittyviä ilmiöitä ja

käsitteitä. Yksinkertaisissa valintatehtävissä osattiin melko hyvin valita oikea vaihto-

ehto. Nämä tehtävät käsittelivät välttämättömiä tai ainakin tarpeellisia arkipäivän tie-

toja. Asioista osattiin joitain yksittäisiä tietoja, mutta esimerkiksi mekaniikan peruslait

eivät ole tuttuja. Tuottamistehtäviin ei vastattu mielellään ja vain harvoin laajasti. Tämä

osoittanee, että oppiaineiden hallinta ei perustasolla ole vahvalla pohjalla, mikä vai-

keuttaa sekä asioiden syvällisempää ymmärtämistä että jatko-opintoja.

4.5.2 Luonnontieteelliseen ajatteluun liittyvät tehtävät

Opiskelijoiden luonnontieteellistä ajattelua selvitettiin tehtävillä, jotka jaettiin sisäl-

tönsä mukaisesti neljään ryhmään. Nämä tehtävät sisälsivät perustaitoja, kuten ku-

vaajan piirtämistä, kuvaajan tulkintaa sekä kemiallisia merkintöjä.

Yleistä luonnontieteellisestä ajattelusta -ryhmään kuuluvia tehtäviä ratkaistiin

heikosti (ratkaisuprosentti 35 %). Paljon fysiikkaa opiskelleiden ratkaisuprosentti oli

44 %, kuten myös paljon kemiaa opiskelleiden.

Viidestä tehtävästä kaksi oli tuottamistehtäviä. Parhaiten näistä tehtävistä osattiin teh-

tävää 42, jossa pyydettiin ilmaisemaan 147 min toisella tavalla. 96 % opiskelijoista

tiesi oikean vaihtoehdon olevan 2 h 27 min. (Avuksi saattoi toki olla se, että tehtäväs-

sä mainittiin elokuvan kestävän 147 min.) Loput valitsivat tasapuolisesti vaihtoeh-

doista 1,47 h ja 1 h 47 min. Tehtävässä 35 selvitettiin menetelmää, jolla helium löytyi

Auringosta. 8 % opiskelijoista arveli, että Auringosta haettuja näytteitä oli tutkittu

kemiallisesti ja 83 % valitsi oikean vaihtoehdon Auringon valon spektrianalyysiin.

Merkintöjä sisältäneitä tehtäviä osattiin ratkaista miltei hyvin (ratkaisuprosentti

60 %). Osa vähän ja noin 40 % paljon opiskelleista ratkaisivat näitä erinomaisesti.

Tehtävässä 44 lähes puolet (46 %) osasi valita oikean vaihtoehdon Reaktioyhtälö ku-

vaa nestekaasun palamista. Noin kolmasosa tarjosi vastaukseksi fotosynteesiä.

Perusopetuksen päättövaiheessa opiskelijoista 39 % valitsi oikean vaihtoehdon ja

fotosynteesiä tarjosi neljäsosa opiskelijoista (Rajakorpi 1999, 85). Tilanne oli lukion

päättövaiheessa jonkin verran parempi, vaikka kemian merkkikieli ei vielä olekaan

kaikille tuttua.

Tehtävät 54–61 muodostivat kemiallisen päättelyketjun, jossa piti täydentää

vesimolekyyliin liittyviä lauseita. Tähän osattiin vastata hyvin, keskimääräinen ratkaisu-

prosentti oli 63 %. Kemiaa paljon opiskelleiden osalta ratkaisuprosentti oli 75 % ja

fysiikkaa paljon opiskelleilla 73 %.

Kuvioiden ja taulukoiden tulkintatehtävien ratkaisuprosentti oli 47 %, tehtäviä

ratkaistiin kohtalaisesti. Paljon opiskelleiden ratkaisuprosentit nousivat yli 60 %:n,

mutta vähän oppiaineita opiskelleet saivat tulokseksi vajaa 40 %. Tehtävän 72 a- ja b-

kohdat oli mahdollista selvittää kuvaajaa lukemalla ja vain c-kohta edellytti laskennal-

lisia valmiuksia. Kuitenkin vastanneista 11 % sai tuloksekseen nolla pistettä.

69

Tuottamistehtävät sujuivat heikosti. Tehtävä 66 osoittautui opiskelijoiden mielestä

vaikeaksi. 60 % opiskelijoista joko ei vastannut tehtävään tai sai siitä nolla pistettä.

Vain 6 % saavutti täydet kaksi pistettä.

KUVIO 32. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot

luonnontieteelliseen ajatteluun liittyvissä tehtävissä.

KUVIO 33. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot

luonnontieteelliseen ajatteluun liittyvissä tehtävissä.

70

Kokeellisuus on kiinteä osa sekä fysiikkaa että kemiaa. Tähän arviointiin ei kuulunut

yhteistä kokeellista osuutta, mutta osa tehtävistä sisälsi kokeellisen työskentelyn tai-

toja, kuten mittaustulosten yksinkertaista käsittelyä (tehtävä 53) ja kuvaajien käyttöä

(tehtävät 64–66 ja 72). Tulosten perusteella ei saa vakuuttavaa kuvaa opiskelijoiden

mahdollisista kokeellisista taidoista. Toisaalta osaaminen kytkeytyy kiinteästi koe-

tilanteeseen ja -tehtäviin: Vähän harjoiteltuja asioita pitäisi kysyä juuri samalla tavalla

kuin niitä on opiskeltu. Erilainen tehtävänasettelu sekoittaa.

4.5.3 Fysiikan tehtävät

Fysiikan tehtävät edustivat mekaniikkaa (15 tehtävää), lämpöoppia (7 tehtävää) ja

aaltoliikettä (8 tehtävää) ja sähköoppia (3 tehtävää). Lisäksi oli yksi radioaktiivisuu-

teen liittyvä oikein/väärin-väite. Tehtävät eivät kata fysiikan lukion kaikkia kursseja,

koska arvioinnin tarkoituksena ei ollut selvittää lukion fysiikan kurssisisältöihin liitty-

vien tavoitteiden toteutumista. Eri määriä opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot on

esitetty kuviossa 34.

Fysiikan tehtävissä mekaniikkaan liittyviä tehtäviä oli eniten. Tehtävistä seitsemän

oli oikein/väärin-väitteitä ja viisi monivalintatehtäviä. Tuottamistehtäviä oli kolme.

Opiskelijat ratkaisivat mekaniikan tehtävät heikosti (ratkaisuprosentti 37 %). Fysiik-

kaa vähän opiskelleista noin 85 % ja lähes kolmasosa paljon opiskelleista suoriutuivat

näistä tehtävistä heikosti. Vain vajaa 10 % paljon opiskelleiden ryhmästä ratkaisi teh-

tävät erinomaisesti.

Opiskelijoista yli 90 % tiesi, että kappaleen tiheys ei muutu, jos siitä sahataan pala

pois (tehtävä 1) ja että auton ajaessa mäkeä ylös ei kitkaa voi jättää huomiotta (tehtä-

vä 5). Yli puolet (54 %) opiskelijoista väitti, että kitkaa ei ole auton lähtiessä liikkeelle

pyörät sutien (tehtävä 31). Vain 22 % valitsi oikean vaihtoehdon Auton pyöriin vaikut-

tava kitka on auton liikkeen suuntainen.

Tehtävässä 53 tarkoituksena oli piirtää mittaustuloksista kuvaaja ja vastata piirretyn

kuvaajan perusteella kysymyksiin. Tehtävässä oli kuvattu aito tutkimustilanne ja mita-

tut arvot olivat todellisia. Tutkimusasetelma oli yksinkertainen ja jatkokysymykset

edellyttivät ainoastaan lukemista piirretystä kuvaajasta. Tehtävän tarkistuksen yhtey-

dessä ilmeni, että muutamat opettajat edellyttivät kuvaajan piirtämistä origosta alka-

en, vaikka tehtävässä vain ajan nollakohta oli kiinnitetty hetkeen, jolloin ensimmäi-

nen valoportti ohitettiin. Tehtävän ratkaisu ei edellyttänyt paikan nollakohdan sijoit-

tamista ensimmäisen valoportin kohdalle. Lähes viidesosa vastanneista jäi pisteittä ja

vain 2 % ylsi täysiin pisteisiin. Monet vastanneista olivat osanneet sijoittaa mittaus-

tulokset koordinaatistoon, vaikka paikka-akselin jaotus ei ollut yksinkertainen. Sen

sijaan b- ja c-kohtiin oli vastattu niukemmin.

Tehtävän 70 vastaamattomuusprosentti oli a-kohdan osalta 30 % ja b-kohdan osalta

28 %. Opiskelijoiden vastauksien joukossa oli sellaisia, joissa Maan vetovoima vai-

kutti kiveen vain b-kohdassa, jossa kivi ei ollut vedessä. Vedessä olevaan kiveen Maan

vetovoima ei vaikuttanut lainkaan.

71

Myös lämpöoppiin liittyvät tehtävät sujuivat heikosti (ratkaisuprosentti 33 %). Syy-

nä lienee se, että tehtävistä vain kaksi oli monivalintatehtäviä ja loput tuottamistehtäviä.

Fysiikkaa paljon opiskelleet ratkaisivat tehtävät keskimäärin hyvin (ratkaisuprosentti

50 %). Tehtävässä 64 viitattiin miellekartan kuvaan, jossa oli esitetty veden ja etanolin

lämpötilariippuvuus näihin aineisiin tuodusta lämpöenergiasta. Riippuvuuksia kuvaavat

käyrät olivat eriväriset, mutta niihin ei ollut merkitty sitä, kumpi käyristä kuvaa etanolia.

(Muutaman vastauksen perusteluosasta kävi ilmi, että opiskelija oli tutkinut

kaliumnitraatin ja ammoniumkloridin liukoisuuksien lämpötilariippuvuuksia kuvaa-

via käyriä.)

Tehtävässä 67 tarkoituksena oli liittää satelliittikuvan tulkintaan fysiikan oppituntien

aikana esille tulleet lämmön siirtymistavat32

. b- ja c-kohdat osoittautuivat vaikeimmiksi.

Niissä tuli pohtia eri ilmiöiden keskinäisiä voimakkuuksia, mikä on tyypillistä tarkas-

teltaessa fysiikan ilmiöitä luonnossa tai suunniteltaessa koetta, jolla saadaan haluttu

ilmiö esiin. Vastanneista noin 14 % oli käsitellyt myös b- ja c-kohtia ja vajaa 2 % sai

tehtävästä täydet kuusi pistettä.

Aaltoliikeopin tehtävissä ei ollut lainkaan tuottamistehtäviä. Tähän ryhmään kuulu-

vien tehtävien osalta opiskelijoiden ratkaisuprosentti oli 57 % (kohtalainen).

Kokeessa olleet kolme sähköopin tehtävää sujuivat myös kohtalaisesti (ratkaisu-

prosentti 46 %).

KUVIO 34. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot fysiikan

tehtävissä.

__________

32 Tätä termiä käytetään oppikirjoissa, vaikka parempi olisi puhua lämmön siirtämistavoista, joilla tarkoite-

taan lämmön siirtämistä kuljettamalla, johtumalla ja säteilyn välityksellä.

72

Kokeen tehtävät eivät mitanneet fysiikan kurssien sisältöjen osaamista kattavasti. Tässä

arvioinnissa painottuivat sellaiset osa-alueet, joita opiskelijat olivat opiskelleet niin

perusopetuksen yhteydessä kuin lukion pakollisen kurssin aikana. Lisäksi mukana oli

myös syventävien kurssien asioita. Lämpöopin tehtäviä osasivat jopa paljon

opiskelleetkin heikosti, mikä saattoi johtua siitä, että tehtävistä suurin osa oli

tuottamistehtäviä. Mekaniikan tehtäviä ratkaistiin huonosti, vaikka mukana oli seitse-

män oikein/väärin-väitettä. Tästä huolimatta mekaniikan peruslakeihin liittyvien väit-

tämien ratkaisuprosentit liikkuivat 20–30 %. Kaikissa tehtäväryhmissä erot vähän ja

paljon opiskelleiden taitotasoissa olivat selvät.

4.5.4 Kemian tehtävät

Opiskelijoiden kemian tehtävien ratkaisuprosentti oli 54 %. Eri määriä opiskelleiden

taitotasot kemian tehtävien osalta on esitetty kuviossa 35. Kemian tehtävät jaoteltiin

aineen ominaisuuksia (15 tehtävää), aineen rakennetta (22 tehtävää) sekä kemiallista

reaktiota (4 tehtävää) käsitteleviin.

Aineiden ominaisuuksia käsittelevien tehtävien osalta opiskelijoiden osaaminen

oli kohtalaista (keskimääräinen ratkaisuprosentti oli 60 %). Paljon kemiaa opiskelleista

lähes kaikki ratkaisivat tehtävät vähintään kohtalaisesti ja vain noin 10 % vähän

opiskelleista osasi niitä heikosti. Tähän ryhmään kuuluvista tehtävistä suurin osa oli

oikein/väärin-väitteitä ja vain neljä oli tuottamistehtäviä.

Kokeeseen kuului muutama sama tehtävä kuin ammatillisten perustutkintojen luon-

nontieteen arvioinnissa (Saloheimo 1999). Näitä olivat tehtävät 15 ja 19, jotka osat-

tiin erinomaisesti. Tiedettiin, että metanoli ei ole yskänlääkkeessä käytetyin liuotin.

Tässä arvioinnissa 89 % valitsi oikean vaihtoehdon, kun ammatillisista opiskelijoista

sen valitsi vain 49 %. Tämän arvioinnin opiskelijoista 96 % tiesi, että rasvapaloa ei

pidä sammuttaa vedellä ja vastaava prosentti oli ammatillisilla opiskelijoilla 88 %.

Tehtävässä 16 piti tietää, että rikkihappoa ei voi neutraloida vedellä. Tämän arvioin-

nin opiskelijoista 75 % ja ammatillisista opiskelijoista 24 % valitsi oikean vaihtoeh-

don.

Tehtävässä 48 opiskelijan piti liittää annetusta kuudesta kemiallisesta käsitteestä tai

tapahtumasta arkipäivän kemiasta kertoviin lauseisiin. Vaikeimmiksi lauseista osoit-

tautuivat Pesuaineliuos vaahtoaa., johon 53 % opiskelijoista osasi liittää käsitteen pinta-

jännitys. Virheellisesti tarjottuja vaihtoehtoja olivat tapahtuma hiilidioksidia vapautuu

(17 %) ja käsite indikaattori (16 %).

Aineen rakenteeseen liittyvät kysymykset sujuivat myös kohtalaisesti. Kaikkien opis-

kelijoiden ratkaisuprosentti oli 53 %. Monivalintatehtävistä osattiin parhaiten tun-

nistaa jalokaasuihin kuuluva helium (tehtävä 40). Heikoiten tiedettiin eteenin

polymeroitumisreaktioon liittyvän kaksoissidosten aukeamisen (tehtävä 36): puolet

oli sitä mieltä, että reaktiossa syntyy kaksoissidoksia.

73

Tehtävää 66 osattiin huonosti (16 %). Tehtävän vastaamattomuusprosentti oli kor-

kea (32 %) ja 60 % vastanneista sai tulokseksi nolla pistettä. Tämän tehtävän ratkai-

suun löytyi opastavaa materiaalia niin aiemmista tehtävistä (tehtävä 62) kuin

miellekartasta (esim. veden molekyylikaava).

Tehtävä 51 oli toinen kokeen laskutehtävistä. Tehtävän vastaamattomuusprosentti

oli 19 % ja vastanneista opiskelijoista 15 % sai nolla pistettä. Kuudesosa vastanneista

opiskelijoista sai täydet pisteet. Tehtävän ratkaiseminen edellytti yhdisteiden kemialli-

sen merkintätavan ymmärtämistä sekä ainemäärän ja massan käsitteiden osaamista.

Täydet pisteet tehtävästä sai vain, jos c-kohdassa oli kirjannut näkyviin ratkaisuun

liittyvät laskut.

Kemialliseen reaktioon liittyviä tehtäviä oli neljä. Näiden keskimääräinen ratkaisu-

prosentti oli 40 %, joten osaaminen alkaa olla näiden tehtävien osalta heikkoa. Paljon

kemiaa opiskelleet osasivat näistä noin puolet.

Tehtävässä 52 edellytettiin kemian merkkikielen syvällisempää hallintaa. Vain 8,5 %

opiskelijoista jätti vastaamatta tähän tehtävään. Tehtävän reaktioyhtälöt tuli antaa

vastauksina esitettyihin kahdeksaan kysymykseen. Kuhunkin kysymykseen riitti vas-

taukseksi yksi reaktio. Kohtaan, jossa kysyttiin minkä reaktion aikana liuoksen pH

muuttui, löytyi kaksi reaktiota. Reaktioista natriumhydroksidin ja typpihapon reaktio

oli magnesiumin ja suolahapon reaktiota suositumpi. (Todennäköisesti siksi, että se

oli mainittu ensimmäisenä.) Jommankumman edellisistä oli valinnut hieman yli 60 %

vastanneista. Heikoiten löydettiin oikea reaktio kahteen viimeiseen kysymykseen.

KUVIO 35. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot kemian

tehtävissä.

74

Noin kolmasosa vastanneista arveli hopeanitraatin ja natriumkloridin reaktion ole-

van hapettumis-pelkistymisreaktio. Viimeisenä olleen kysymyksen vastaukseksi tar-

jottiin lähes tasavertaisesti kaikkia neljää reaktiota. Suosituin (28 % vastanneista) oli

natriumhydroksidin ja typpihapon reaktio.

Eri määriä kemiaa opiskelleiden taitotasojen välillä ei ollut yhtä selviä eroja kuin ver-

rattaessa fysiikan tehtäväryhmissä fysiikan opintojen mukaisesti ryhmiteltyjen opis-

kelijoiden taitotasoja. Erot vähän ja paljon opiskelleiden taitotasojen välillä ovat fysii-

kan tehtäväryhmissä selvemmät kuin kemian tehtäväryhmissä. Aineen ominaisuuksia

käsittelevät tehtävät olivat suurimmalta osin valintatehtäviä, mikä näkyy kaikkien ryh-

mien vähäisinä heikkojen suoritusten määrinä. Kemialliseen reaktioon kuuluvat teh-

tävät edellyttivät kemiallisten käsitteiden ja merkkikielen hallintaa. Näitä tehtäviä vä-

hän kemiaa opiskelleet ratkaisivat enimmäkseen heikosti (yli 60 % vähän kemiaa

opiskelleista). Paljon opiskelleista noin 70 % osasi sekä aineen ominaisuuksiin että

aineen rakenteeseen liittyviä tehtäviä vähintään hyvin. Naisten tulosten ero aiheutui

siitä, että miehet olivat valinneet fysiikan ja kemian kursseja naisia enemmän.

75

5 KESKEISET TULOKSET JA JOHTOPÄÄTÖKSET

5.1 Yhteenveto tuloksista

Arviointiin osallistuneet opiskelijat edustivat noin 10 %:a lukiossa kolmatta vuottaan

opiskelevista. Samalla he edustivat lukio-opintojensa päättövaiheessa olevia, sillä suurin

osa opiskelijoista suorittaa pääosan lukio-opinnoistaan kolmessa vuodessa.

Osaaminen oli vaihtelevaa

Arviointiin osallistuneiden opiskelijoiden (N=3 414) tietojen ja taitojen taso kokees-

sa oli kohtalainen. He ratkaisivat oikein keskimäärin 46 % kokeen tehtävistä. Kaikki-

aan noin 40 % opiskelijoista sai tuloksen, joka oli enintään heikko (40 % maksimi-

pistemäärästä), noin 60 % opiskelijoista menestyi kohtalaisesti tai sitä paremmin (yli

40 % maksimipistemäärästä). Vain noin kaksi prosenttia ylsi erinomaiseen suorituk-

seen (yli 80 % maksimipistemäärästä).

Yksinkertaisia valintatehtäviä osattiin

Opiskelijat tunnistivat jonkin verran fysiikan ja kemian käsitteitä ja ilmiöitä. Yksin-

kertaiset valintatehtävät sujuivat hyvin. Asioista osattiin yksittäisiä tietoja, mutta jo

mekaniikan peruslakeihin liittyvissä tehtävissä ei osattu valita oikeita vaihtoehtoja.

Tuottamistehtäviin jätettiin vastaamatta tai vastattiin heikosti. Muutama koetehtävistä

oli samoja kuin perusopetuksen 9. luokan ja ammatillisten perustutkintojen luon-

nontieteiden arvioinneissa (Rajakorpi 1999 ja Saloheimo 1999). Näissä lukiolaiset

saivat paremmat tulokset, mutta ero erityisesti perusopetuksen päättövaiheen tulok-

siin jäi pieneksi. Vähän ja jonkin verran opiskelleet osasivat lukion päättövaiheessa

aikaisemmin opittuja asioita heikosti tai korkeintaan kohtalaisesti. Yli puolet vähän

opiskelleista hallitsi heikosti luonnontieteelle ominaisia taitoja kuten mittaustulosten

käsittelyä sekä kuvioiden ja taulukoiden tulkintaa

Miesten ja naisten osaamisessa ei ollut eroja, kun otettiin huomioonopiskeltujen kurssien määrä

Miesten ratkaisuprosentti oli 50 % ja naisten 43 %. Kokeessa menestymiseen vaikutti

se, kuinka paljon fysiikan ja kemian opintoja opiskelija oli sisällyttänyt lukio-opintoi-

hinsa. Kun opiskellut kurssimäärät otettiin huomioon, miesten ja naisten tulokset

eivät poikenneet toisistaan. Osoittautui, että miesten ja naisten tulosten ero aiheutui

siitä, että miehet olivat valinneet fysiikan ja kemian kursseja naisia enemmän.

76

Osaaminen oli yhteydessä opiskeltujen kurssien määrään

Tuloksien tarkastelua varten opiskelijat ryhmiteltiin toisaalta suoritettujen fysiikan ja

toisaalta suoritettujen kemian opintojen mukaisesti. Havaittiin, että mitä enemmän

opiskelija oli opiskellut fysiikkaa tai kemiaa sitä parempi hänen koetuloksensa oli.

Kokeen tehtävät olivat sekä fysiikan että kemian alueilta ja siksi pelkästään toisen

oppiaineen kurssien opiskelun huomioiminen ei antanut riittävän selkeää kuvaa opin-

tojen ja kokeessa menestymisen välisestä yhteydestä. Molempia oppiaineita vähän

opiskelleiden keskimääräiset tulokset olivat heikot (miesten 37 % ja naisten 38 %) ja

molempia oppiaineita paljon opiskelleiden keskimääräiset tulokset olivat hyvät (mies-

ten 63 % ja naisten 60 %).

Fysiikkaa ja kemiaa valittiin vaihtelevasti

Opiskelijoista 43 % oli opiskellut vähän kumpaakin oppiainetta ja 20 % paljon. Noin

16 % opiskelijoista oli opiskellut jompaakumpaa vain vähän tai jonkin verran ja tois-

takin vain jonkin verran. Loput (21 %) opiskelijoista olivat fysiikkaa tai kemiaa paljon

ja toista oppiainetta enintään jonkin verran opiskelleita. Miehistä noin kolmasosa oli

opiskellut molempia oppiaineita paljon ja naisista vain joka kahdeksas. Molempia

oppiaineita vähän opiskelleita oli naisista 59 % ja miehistä 24 %.

Opiskelijoiden valintojen ja perusopetuksen fysiikan ja kemian päättöarvosanojen

välillä oli yhteys. Havaittiin, että perusopetuksen päättöarvosanat selittivät noin kol-

masosan lukion fysiikan ja kemian kurssivalinnoista.

Opiskelijoiden oman arvion mukaan omat kyvyt ja kiinnostus, kokemukset perus-

koulusta sekä jatkokoulutussuunnitelmat olivat eniten vaikuttaneet siihen, että paljon

oppiaineita opiskelleet olivat valinneet fysiikan ja kemian kursseja. Vähän opiskelleille

samat tekijät olivat vaikuttaneet valintoja vastaan. Molemmissa ryhmissä fysiikan ja

kemian vaikeus vaikutti valintoja vastaan, mutta paljon opiskelleille tämä ei ollut noussut

ylipääsemättömäksi esteeksi. Kysytyistä fysiikan ja kemian valintoihin vaikuttavista

tekijöistä vähiten vaikuttaneita olivat kaverit sekä vanhemmat ja sukulaiset.

Alueelliset erot olivat vähäisiä

Parhaimmat tulokset olivat Länsi-Suomen läänissä ja taajaan asutuissa kunnissa. Par-

haimman ja heikoimman läänin tulosten välillä oli eroa neljä prosenttiyksikköä, ja

parhaimman ja heikoimman kuntatyypin välillä oli ainoastaan kahden prosenttiyksi-

kön ero. Tulosten alueellinen tarkastelu osoitti, että missään läänissä tai kuntatyypissä

ei ylletty 50 %:n ratkaisuprosenttiin.

77

Suomen- ja ruotsinkielisten koulujen tulokset poikkesivat toisistaan

Suomenkielisten koulujen tulos (47 %) oli parempi kuin ruotsinkielisten koulujen

(41 %). Ruotsinkielisten koulujen miesten tulos (44 %) oli samaa tasoa kuin suomen-

kielisten koulujen naisten (43 %). Suomenkielisten koulujen miehet menestyivät par-

haiten (51 %) ja ruotsinkielisten koulujen naiset heikoiten (39 %). Taustakyselyistä ei

löytynyt muita eroa selittäviä tekijöitä kuin koulun opetuskieli. Opiskelijoiden fysii-

kan ja kemian kurssivalinnat eivätkä heidän asenteensa poikenneet toisistaan.

Koulun koko ei vaikuttanut menestymiseen.

Koulun koolla ei ollut selkeää yhteyttä kokeessa menestymiseen tai suoritettujen fy-

siikan ja kemian kurssien määrään. Opiskelijoiden tulosten keskiarvoina lasketut kou-

lujen keskimääräiset tulokset vaihtelivat 36–57 %. Yli 50 %:n ratkaisuprosenttiin ylsi

13 koulua ja 10 sai tuloksekseen alle 40 %:a. Molemmissa ryhmissä oli tasapuolisesti

pieniä, keskikokoisia ja suuria kouluja.

Fysiikkaan ja kemiaan suhtauduttiin kielteisesti

Opiskelijoiden asenteet ja kokeessa menestyminen olivat selvästi riippuvaisia toisis-

taan. Opiskelijat, jotka suhtautuivat oppiaineisiin myönteisesti, menestyivät kokeessa

hyvin. Koetulosten ero oli parikymmentä prosenttiyksikköä. Vaikutus lienee molem-

piin suuntiin: hyvin menestyvän on helppo asennoitua myönteisesti ja myönteinen

asenne helpottaa opiskelua.

Opiskelijoiden asenteet fysiikkaa ja kemiaa kohtaan olivat lievästi kielteiset. Huomio-

ta kiinnitti naisten suhteellisesti hieman myönteisempi käsitys oppiaineiden yleisestä

hyödyllisyydestä suhteessa esimerkiksi siihen, kuinka vaikeina niitä pidettiin. Miesten

asenteista eroa ei löytynyt. Kun otettiin huomioon opiskelijoiden opiskelemien fysii-

kan ja kemian kurssien määrät, todettiin, että miesten ja naisten asenteet eivät poi-

kenneet toisistaan merkittävästi.

Fysiikasta ja kemiasta pidettiin vähiten, kun vertailtavina olivat luonnontieteellisten

aineiden lisäksi matematiikka ja kielet. Miehillä suhtautuminen fysiikkaan ja kemiaan,

kuten myös muihin oppiaineisiin, oli tasaisempaa kuin naisilla. Naiset suhtautuivat

oppiaineisiin joko selkeästi myönteisesti tai kielteisesti.

78

5.2 Kokeessa menestymiseen vaikuttavista tekijöistä

Kuvioissa 36 ja 37 esitetään tarkasteltujen taustamuuttujien yhteyttä kokeessa menes-

tymiseen. Kuvioihin on merkitty tärkeimpien esiin tulleiden riippuvuuksien oletetut

suunnat. Analyysissä on otettu huomioon, että taustamuuttujat vaikuttavat sekä suo-

raan että toistensa välityksellä. Kuviossa esitetyt luvut ovat standardoituja polku-

kertoimia, joiden suuruuksista voi päätellä, kuinka tärkeä kukin muuttuja on toiseen

verrattuna. Polkukertoimet voidaan tulkita muuttujien välisiä yhteyksiä kuvaaviksi

osittaiskorrelaatiokertoimiksi33

. Sukupuolen ja oppimistulosten välinen suora korre-

laatio hävisi käytännöllisesti katsoen kokonaan, kun kuvioon merkittyjen välittävien

muuttujien vaikutus otettiin huomioon. Sukupuoli vaikuttaa koemenestymiseen vä-

lillisesti oppiaineeseen suhtautumisen ja lukiossa tehtyjen valintojen kautta.

Perusopetuksen fysiikan ja kemian arvosanat selittävät koemenestymistä suoraan sekä

välillisesti oppiaineeseen suhtautumisen ja lukion kurssivalintojen kautta.

KUVIO 36. Kokeessa menestymistä selittäviä tekijöitä fysiikan osalta

polkukertoimineen.

__________

33 Negatiiviset kertoimet aiheutuvat siitä, että miesten koodina käytettiin ykköstä ja naisten kakkosta. Siis naiset

suhtautuivat oppiaineisiin miehiä kielteisemmin ja suorittivat oppiaineiden kursseja miehiä vähemmän.

79

KUVIO 37. Kokeessa menestymistä selittäviä tekijöitä kemian osalta

polkukertoimineen.

5.3 Johtopäätöksiä tuloksista

Miesten ja naisten ero fysiikan ja kemian osaamisessa liittyy koulutuksen tasa-arvoon.

Havaittiin, että miesten ja naisten tulokset eivät poikenneet toisistaan, mikäli otettiin

huomioon opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssien määrät. Se, että kaikkien naisten

osaaminen näissä oppiaineissa oli heikompaa, johtui yksinkertaisesti siitä, että naiset

olivat valinneet oppiaineiden kursseja selvästi vähemmän kuin miehet.

Perusopetuksen aikana fysiikka ja kemia ovat olleet kaikille pakollisia oppiaineita,

joten opiskelumahdollisuuksien tasa-arvo toteutuu siten, että kaikki opiskelevat sa-

mat oppimäärät. Tämän arvioinnin mukaan perusopetuksen päättövaiheessa mies-

ten ja naisten fysiikan ja kemian arvosanat eivät poikenneet toisistaan lukiossa opin-

tojaan jatkavien osalta. Tällä perusteella miehet ja naiset olivat lukio-opintojen alka-

essa samassa lähtötilanteessa valintamahdollisuuksien suhteen. Naiset kuitenkin käyt-

tivät mahdollisuuksiaan eri tavalla kuin miehet. Naisten asenteet saattoivat olla kiel-

teisiä jo perusopetuksen päättyessä, sillä 9. luokan luonnontieteiden arvioinnin erää-

nä tuloksena saatiin, että naisten asenteet fysiikkaa ja kemiaa kohtaan olivat miesten

asenteita kielteisempiä (Rajakorpi 1999, 121).

Vaikuttaa siltä, että opetussuunnitelman perusteissa esitettyjä tavoitteita jatko-opinto-

kelpoisuudesta ja opiskelijoiden yleissivistyksen varmistamisesta ei kaikilta osin saa-

vuteta. Ilman lukion fysiikan ja kemian syventävien kurssien suorittamista vähenee

valittavien opintoalojen määrä ja näiden alojen ja niihin liittyvien aineiden jatko-opin-

80

not vaikeutuvat merkittävästi. Tässä suhteessa fysiikan ja kemian (kuten myös mate-

matiikan) valinnat lukiossa vaikuttavat kohtalokkaasti opiskelijan jatko-

mahdollisuuksiin. Saavatko opiskelijat riittävää ohjausta ymmärtääkseen valintojensa

merkityksen?

Lukion jälkeen naisten ja miesten jatko-opintomahdollisuudet ovat fysiikan ja kemi-

an osalta vain teoreettisesti tasa-arvoiset, sillä käytännössä näihin aineisiin liittyvissä

jatko-opinnoissa edellytetään myös lukion syventävien opintojen suorittamista. Lukio-

aikanaan vähän fysiikkaa ja kemiaa opiskelleita oli miehistä noin neljäsosa ja naisista

noin 60 %. Tämä lienee yksi selitys siihen, että esimerkiksi teknisille aloille ei hakeudu

riittävästi naisopiskelijoita. Kuitenkin taustalla olennaisesti vaikuttavat jo ennen lu-

kio-opintoja perusopetuksen aikana tehdyt valinnat.

Koska opiskelijoiden asenteet ovat yhteydessä osaamiseen, fysiikan ja kemian oppi-

sisältöjen ja opetuksen kehittämisen kannalta olisi hyvä tutkia opiskelijoiden asentei-

den muodostumista. Opiskelijat suhtautuivat fysiikkaan ja kemiaan kielteisesti, vaik-

ka he samalla myönsivät niiden olevan tärkeitä ja hyödyllisiä yhteiskunnan kannalta.

Lisäksi opiskelijoiden asenteiden todettiin olevan yhteydessä tehtyihin kurssivalintoihin,

joten asenteisiin vaikuttamalla voitaisiin muuttaa tilannetta. Missä vaiheessa kielteiset

asenteet syntyvät ja mitkä tekijät vaikuttavat niiden syntyyn?

Tämän arvioinnin tulokset osoittavat, että vain harvoilla oli monipuolinen perus-

tietämys fysiikan ja kemian ilmiöistä. On syytä olla huolissaan kansalaisten hataraksi

jäävästä fysiikan ja kemian perustietopohjasta, joka on osa kansallista sivistysvarantoa.

Monet kokeen tehtävistä olivat sellaisia, joihin saattoi vastata jo perusopetuksen tie-

doin34

. Lähes puolet lukion suorittaneista opiskelijoista oli fysiikan ja kemian tietojen

osalta perusopetuksen varassa ja vain noin viidesosa oli opiskellut oppiaineita paljon

lukiossa. Luonnontieteellinen perussivistys ei fysiikan ja kemian osalta ole tämän ar-

vioinnin tulosten perusteella nykyisellään riittävä, sillä jo teknistyneen yhteiskunnan

toimintaan vaikuttaminen edellyttää perustietoja myös luonnontieteistä. Niukat pe-

rustiedot vaikuttavat niin ammatillisten oppilaitosten kuin korkeakoulujen fysiikan ja

kemian opintoja edellyttävien alojen35

opiskelijamääriin, opetussisältöihin ja valmis-

tuneiden määrään. Ennen kaikkea niukat perustiedot vaikuttavat kansalaisten edelly-

tyksiin selvitä, kehittyä ja elää monipuolista elämää teknistyneessä ympäristössä.

__________

34 Opetushallitus 1994b ja 1999b.

35Tällaisia aloja ovat mm. luonnonvara-alat ja tekniset alat.

81

6 LÄHTEET

Aroluoma, I. 2001. “Tunnilla ei tympäse” LUMA-talkoot opetuskäytänteiden

muuttajana 1996–1999, Koulutuksen tutkimuslaitos. Jyväskylä: Jyväskylän yliopisto.

Komiteamietintö 1989:45. Matemaattis-luonnontieteellisen perussivistyksen komi-

tean loppumietintö. Helsinki: Valtion painatuskeskus.

Laurén, J. 1985. Kansainvälinen luonnontieteiden koulusaavutustutkimus, osa I. Ma-

temaattisten aineiden aikakauskirja, 49:3/1985, 237–245.

Laurén, J. 1987. Kansainvälinen luonnontieteiden koulusaavutustutkimus, osa II.

Dimensio, 51: 9/1987, 52–55.

Laurén, J. 1990. Suomalainen luonnontieteiden kouluopetus ja oppiminen kansain-

välisessä valossa. Arkhimedes 1/1990, 26–35.

Martin, M., Mullis, I.V. S., Gonzalez, E. J., Gregory, K. D., Smith, T. A., Christowski,

S. J., Garden, R. A. & O’Connor, K. M. 2000. TIMMS 1999 International Science

Report.

Opetushallitus 1994a. Lukion opetussuunnitelman perusteet 1994. Opetushallitus.

Helsinki.

Opetushallitus 1994b. Peruskoulun opetussuunnitelman perusteet 1994. 4. korjattu

painos (2000).

Opetushallitus 1998a. Kansallinen oppimistulosten arviointijärjestelmä. Arviointi

4/1998. Helsinki.

Opetushallitus 1998b. Koulutuksen tuloksellisuuden arviointimalli. Arviointi 7/1998.

Helsinki.

Opetushallitus 1999a. Nuorille tarkoitetun lukiokoulutuksen opiskelijan arvioinnin

perusteet 1999. Helsinki.

Opetushallitus 1999b. Perusopetuksen päättöarvioinnin kriteerit. Arvosanan hyvä

(8) kriteerit yhteisissä oppiaineissa. Helsinki.

Opetushallitus 1999c. Luma-projekti tiedottaa 5, Indikaattorit 2. Moniste 23/1999.

Helsinki.

Opetushallitus 2000. Luma-projekti tiedottaa 6, Indikaattorit 3. Moniste 21/2000.

Helsinki.

82

Opetushallitus 2002a. Luma-projekti tiedottaa 7, Indikaattorit 4. Moniste 1/2002,

Helsinki.

Opetushallitus 2002b. Koulutuksen määrälliset indikaattorit. Jyväskylä.

Opetusministeriö 2002a. An evaluation report on the LUMA programme prepared

for the ministry of education. Opetusministeriön työryhmien muistioita 48:2002.

Helsinki.

Opetusministeriö 2002b. Suomalaisten matematiikan ja luonnontieteiden osaaminen

vuonna 2002, Kansallisten kehittämistalkoiden loppuraportti. Helsinki.

Rajakorpi, A. 1999. Peruskoulun 9. -luokkalaisten luonnontieteiden oppimistulosten

arviointi 1998. Oppimistulosten arviointi 2/1999. Helsinki: Opetushallitus.

Saloheimo, T. 1999. Luonnontieteen oppimistulokset ammatillisissa perustutkinnoissa.

Oppimistulosten arviointi 6/1999. Helsinki: Opetushallitus.

TT ja MAOL 1996. Matemaattiset aineet yläasteissa ja lukioissa – opetusmenetelmät,

-tilat ja -välineet. Teollisuuden ja työnantajain keskusliitto ja Matemaattisten aineiden

opettajien liitto.

Välijärvi, J. & Linnakylä, P. 2002. Tulevaisuuden osaajat, PISA 2000 Suomessa. Jyväs-

kylä: Koulutuksen tutkimuslaitos.

Yrjönsuuri, Y. 1997. Arviointi peruskoulun ja lukion fysiikassa ja kemiassa. Teokses-

sa Jakku-Sihvonen, R. (toim.). Onnistuuko oppiminen - oppimistuloksien ja opetuk-

sen laadun arviointiperusteita peruskoulussa ja lukiossa. Arviointi 3/1997. Helsinki:

Opetushallitus.

83

KUVIO 1. Fysiikan ja kemian opinnot perus- ja lukio-opetuksen yhteydessä. ... 19

KUVIO 2. Suomen- ja ruotsinkielisten päivälukioiden alueellinen jakautuminenkoko maassa. ......................................................................................... 34

KUVIO 3. Suomen- ja ruotsinkielisten päivälukioiden alueellinen jakautuminenotoksessa. .............................................................................................. 35

KUVIOT 4. ja 5. Vuosina 1998-2000 lukion päättötodistuksen saaneiden jatähän arviointiin (FYKE) osallistuneiden opiskelijoiden jakaumat. .................. 37

KUVIO 6. Opiskelijoiden fysiikan kurssivalintojen ja peruskoulun fysiikanpäättöarvosanan välinen yhteys. ............................................................... 41

KUVIO 7. Opiskelijoiden kemian kurssivalintojen ja peruskoulun kemianpäättöarvosanan välinen yhteys. ............................................................... 41

KUVIO 8. Kokeen tehtävien sopivuus opetussuunnitelman perusteidentavoitteisiin. ............................................................................................ 43

KUVIO 9. Kokeen tehtävien sopivuus eri määriä fysiikkaa ja kemiaaopiskelleille. ........................................................................................... 44

KUVIO 10. Koko kokeen summapistemäärän jakauma. ............................... 45

KUVIO 11. Kokeen luokitellut ratkaisuprosentit. .......................................... 46

KUVIO 12. Luokitellut ratkaisuprosentit sukupuolittain. ................................. 47

KUVIO 13. Ruotsinkielisten koulujen opiskelijoiden koko kokeen luokitelluttulokset. ................................................................................................. 48

KUVIO 14. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden koko kokeenluokiteltujen ratkaisuprosenttien jakaumat ................................................... 49

KUVIO 15. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden koko kokeenluokiteltujen ratkaisuprosenttien jakaumat. .................................................. 49

KUVIO 16.Miesten ja naisten ratkaisuprosentit koko kokeessa fysiikanopintojen mukaan. .................................................................................. 50

KUVIO 17. Miesten ja naisten ratkaisuprosentit koko kokeessa kemianopintojen mukaan. .................................................................................. 50

KUVIO 18. Opiskelijoiden ratkaisuprosentit koko kokeessa, kun otetaanhuomioon opiskelijoiden suorittamat fysiikan ja kemian kurssit. ..................... 51

KUVIO 19. Koulujen keskimääräiset ratkaisuprosentit sekä niiden 95 %:nluottamusvälit. ......................................................................................... 52

KUVIO 20. Otoskouluissa opetettavat aineyhdistelmät. ................................ 55

KUVIOT

84

KUVIO 21. Opettajien aineopintojen arvosanat. ........................................ 55

KUVIO 22. Opiskelijoiden suhtautuminen fysiikkaan ja kemiaan. ................. 57

KUVIO 23. Opiskelijoiden käsitys siitä, kuinka vaikea oppiaine fysiikka on. .. 58

KUVIO 24. Opiskelijoiden käsityksiä kemian hyödystä jatko-opintojen suhteen. 59

KUVIO 25. Opiskelijoiden käsityksiä fysiikan ja kemian opetuksesta jaopiskelusta. ............................................................................................ 60

KUVIO 26. Oppiaineista pitäminen. ......................................................... 60

KUVIO 27. Eri määriä fysiikkaa ja kemiaa opiskelleiden fysiikan ja kemiankurssivalintoihin vaikuttaneita tekijöitä. ...................................................... 61

KUVIO 28. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden miesten ja naisten koko kokeenratkaisuprosentit sekä heidän keskimääräinen suhtautumisensa fysiikkaan jakemiaan. ................................................................................................ 62

KUVIO 29. Eri määriä kemiaa opiskelleiden miesten ja naisten koko kokeenratkaisuprosentit sekä heidän keskimääräinen suhtautumisensa fysiikkaan jakemiaan. ................................................................................................ 63

KUVIO 30. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasotperussivistystä mittaavissa tehtävissä. ......................................................... 67

KUVIO 31. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasotperussivistystä mittaavissa tehtävissä. ......................................................... 67

KUVIO 32. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasotluonnontieteelliseen ajatteluun liittyvissä tehtävissä. ..................................... 69

KUVIO 33. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasotluonnontieteelliseen ajatteluun liittyvissä tehtävissä. ..................................... 69

KUVIO 34. Eri määriä fysiikkaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasotfysiikan tehtävissä. .................................................................................. 71

KUVIO 35. Eri määriä kemiaa opiskelleiden opiskelijoiden taitotasot kemiantehtävissä. .............................................................................................. 73

KUVIO 36. Kokeessa menestymistä selittäviä tekijöitä fysiikan osaltapolkukertoimineen. .................................................................................. 78

KUVIO 37. Kokeessa menestymistä selittäviä tekijöitä kemian osaltapolkukertoimineen. .................................................................................. 79

85

TAULUKKO 1. Lukuvuonna 1999 - 2000 päättötodistuksen saaneiden lukiolaistensuorittamien fysiikan ja kemian syventävien kurssien määrät. ........................ 21

TAULUKKO 2. Lukuvuonna 1999 - 2000 päättötodistuksen saaneiden lukiolaistensuorittamien fysiikan ja kemian soveltavien kurssien määrät. ........................ 21

TAULUKKO 3. Reaalikokeen vastausten jakautuminen aineittain. Varsinaisetkokelaat kevään 2000 ja kevään 2001 tutkinnoissa. .................................. 22

TAULUKKO 4. Lukion fysiikan ja kemian pakollisten kurssien tavoitteet opetus-suunnitelman perusteiden mukaisesti. ......................................................... 24

TAULUKKO 5. Tehtävien fysiikan ja kemian rakenteen mukainen jaottelu. ...... 29

TAULUKKO 6. Tehtävien oppiaineen mukainen jaottelu. ............................... 29

TAULUKKO 7. Fysiikan ja kemian perussivistystä mittaavia tehtäviä. .............. 30

TAULUKKO 8. Fysiikkaan ja kemiaan liittyvää luonnontieteellistä ajattelua sisältäviä 30

TAULUKKO 9. Opiskelijoille esitettyjen asenneväittämien ryhmittely. .............. 31

TAULUKKO 10. Suunniteltu ja toteutunut otos. ............................................. 36

TAULUKKO 11. Otoskoulujen jakauma kuntatyypin ja kielen mukaan eri lääneissä. 38

TAULUKKO 12. Opiskelijoiden jakaumia lääneittäin sukupuolen, koulun kielen,opiskelijan äidinkielen, kuntatyypin ja koulun koon mukaan. ........................ 39

TAULUKKO 13. Opiskelijoiden suorittamien fysiikan ja kemian kurssimäärienkeskiarvot. ............................................................................................. 40

TAULUKKO 14. Opiskelijoiden jakaumat opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssienmukaisesti. ............................................................................................. 42

TAULUKKO 15. Koko kokeen ratkaisuprosentit lääneittäin. ........................... 47

TAULUKKO 16. Koko kokeen ratkaisuprosentit kuntatyypeittäin. ................... 47

TAULUKOT

86

LIITTEET

LIITE 1. Lukio-opetusta antavat päivälukiot ja otoslukiot lääneittäin ................ 87

LIITE 2. Vuosina 1998 – 2000 lukion päättötodistuksen saaneidenopiskelijoiden ja arviointiin osallistuneiden (FYKE) jakaumat opiskeltujenfysiikan ja kemian kurssien mukaan ........................................................... 88

LIITE 3. Selvityspyyntö .............................................................................. 90

LIITE 4. Opiskelijoiden perusopetuksen fysiikan, kemian ja matematiikanarvosanojen keskiarvoja .......................................................................... 91

LIITE 5. Opiskelijoiden jakaumat opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssienmukaisesti suomen- ja ruotsinkielisissä kouluissa. ......................................... 92

LIITE 6. Koulujen tulokset ryhmiteltyinä koulun koon ja opiskeltujen fysiikan jaopiskeltujen kemian kurssien mukaisesti. .................................................... 93

LIITE 7. Opiskelijoiden lukiossa saamien fysiikan ja kemian arvosanojen jakokeessa menestymisen välinen yhteys. ...................................................... 94

LIITE 8. Taustamuuttujien yhteys osaamiseen. .............................................. 95

LIITE 9. Tietoja kokeen tehtävistä. .............................................................. 96

LIITE 10. Kokeen tehtävät. ........................................................................ 99

LIITE 11 Kokeen vastausvihko. .................................................................. 122

LIITE 12. Kokeen pisteitysohjeet. ............................................................... 134

87

LIITE 1

Lukio-opetusta antavat päivälukiot lääneittäin.

Arvioinnissa mukana olleet päivälukiot lääneittäin.

88

LIITE 2Vuosina 1998-2000 lukion päättötodistuksen saaneiden opiskelijoiden ja arviointiin

osallistuneiden (FYKE) jakaumat opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssien mukaisesti.

89

Jatkuu

90

LIITE 3

Selvityspyyntö

Selvityspyyntökirje lähetettiin niihin kahdeksaan lukioon, joiden vastausprosentti oli

alle 50.

Selvitykset olivat sisällöltään samanhenkisiä:

Rehtorit ja opettajat olivat toimineet annettujen ohjeiden mukaisesti: opiskelijoille oli

selvitetty arvioinnin lakisääteisyys, jokaisen opiskelijan osallistumisen tärkeys sekä se,

että tarkoituksena ei ole yksittäisten opiskelijoiden tai koulujen järjestyksen löytymi-

nen. Asiallisesta pohjustuksesta huolimatta opiskelijat vain olivat jättäneet tulematta

kokeeseen. Opiskelijat ”eivät olleet sitoutuneet juttuun” eivätkä pitäneet tätä ”omana

juttunaan”.

Eräs rehtori kertoi opiskelijoistaan seuraavaa: ”Syynä poisjääntiin oli itsekritiikki, koska

opiskelijat tunsivat tietojensa kyseisistä aineista olevan puutteellisia. Opiskelijoiden

panostus kohdistuu tässä vaiheessa muiden aineiden opiskeluun. Täysi-ikäisinä he

tekivät omat ratkaisunsa jäädessään saapumatta kokeeseen.”

Erään toisen rehtorin mielestä ”Niissä aineissa, joihin kaikki opiskelijat eivät osallistu

ylioppilaskokeissa, olisi ehkä tarkoituksenmukaista järjestää mahdollinen tasokoe ly-

hyemmän ajan kuluttua kuin kaksi vuotta pakollisten kurssien opiskelun jälkeen.”

Kirjeissä kävi ilmi myös se, että yleisesti asenteet fysiikkaa ja kemiaa kohtaan ovat

torjuvat. ”Helpommalla kursseja saa reaaliaineista, joissa jokainen kurssi muodostaa

erillisen kokonaisuuden eikä edellisen kurssin tietoja juurikaan kurssikokeessa vaadi-

ta. Fysiikassa jo parin kurssin jälkeen on hallittava varsin hyvin edelliset kurssit, jotta

voisi omaksua uusia. Kun lukiolaiselle annetaan valittavaksi oleellisesti vaikea, joskin

tärkeä ja kiehtova luonnontiede ja helpot humanistiset aineet, harvan valinta osuu

fysiikkaan.”

91

LIITE 4

Opiskelijoiden perusopetuksen fysiikan, kemian jamatematiikan arvosanojen keskiarvoja.

92

LIITE 5

Opiskelijoiden jakaumat opiskeltujen fysiikan ja kemian kurssienmukaisesti suomen- ja ruotsinkielisissä kouluissa.

93

LIITE 6

Koulujen tulokset ryhmiteltynä koulun koon ja opiskeltujenfysiikan- ja kemian kurssien mukaisesti.

94

LIITE 7Opiskelijoiden lukiossa saamien fysiikan ja kemianarvosanojen ja kokeessa menestymisen välinen yhteys.

Fysiikkaa vähän ja kemiaan vähän opiskelleet.

Fysiikkaa paljon ja kemiaan paljon opiskelleet.

95

LIITE 8

Taustamuuttujien yhteys osaamiseen

96

LIITE 9

Tietoja kokeen tehtävistä

97

Jatkuu

98

Jatkuu

99

LIITE 10

Kokeen tehtävät

1

100

2

101

3

102

4

103

5

104

6

105

7

106

8

107

9

108

10

109

11

110

12

111

13

112

14

113

15

114

16

115

17

116

18

117

19

118

20

119

Tyhjä

120

Lakana

121

Lakana

122

LIITE 11

Kokeen vastausvihko

1

123

2

124

3

125

4

126

5

127

6

128

7

129

8

130

9

131

10

132

11

133

12

134

LIITE 12

Kokeen pisteitysohjeet

1

135

2

136

3

137

4

138

5

139

6

140

7

141

8

142

9

143

10